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刹车|漫漫“奔火”路“刹车变轨”是关键 分离着陆难度高( 二 )


中国科学院院士、航天科技集团科技委主任包为民说，着陆时，火星探测器要在7分钟内将时速从2万千米降低到零，这需要融合气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲等多项技术才能实施软着陆，对软硬件的要求极高 。
据介绍，火星探测器在奔火的途中一直处于高速飞行状态，在着陆之前，需要先将速度降下来 。目前，在国际上主要有2种减速方式 。中国以探月工程中的技术经验作为基础，通过4个阶段逐步减速，最终使探测器平稳到达火星表面 。
第一阶段为气动减速，通过“急刹车”方式，将速度从每秒4.8公里降至每秒460米；第二阶段开降落伞，把速度降到每秒95米；第三阶段为动力减速，探测器的反推发动机点火工作，将速度减小到3.6米/秒；第四阶段的最后100米为悬停避障阶段，探测器将悬停在空中，对火星表面进行观察，为选定着陆点做最后准备，最终稳稳抵达火星 。
火星车巡视
分工合作探秘忙
着陆器在火星表面软着陆成功后将释放火星车，在火星表面进行巡视探测、火星地貌特征研究等多项任务 。
7月22日，在“天问一号”探测器升空之前，中国火星探测工程正式发布了“中国首次火星探测任务天问一号1∶1着陆平台和火星车”，揭开了中国火星车的神秘面纱 。
火星车前端竖立着桅杆，顶端的方形设备就像机器人的脑袋 。顶端的方形盒子是火星车的“眼睛”，上面有帮助火星车避开障碍、实施前行实时探测的全景相机，还有识别矿物质成分的多光谱相机 。同时，火星车还装有4个“翅膀”——太阳能电池板 。
除此之外，火星车还配有探测雷达、磁场探测仪和气象测量仪，可以对火星进行全方位探测 。装在火星车上的次表层探测雷达将在抵达后对火星地表以下10米甚至100米深度的火星内部结构进行“透视”，探测巡视区表面土壤厚度、冰层结构，获取火星地表和次表层超宽带全极化回波数据；还可以探测巡视区次表层结构，获取次表层地质结构数据 。
据专家介绍，火星车的设计寿命为90个火星日 。由于火星上的一天比地球略长(火星自转周期约为24小时37分钟)，因此火星车将在火星上工作92个地球日 。
包为民表示，由于远距离数据传输的大时延，要求火星车必须具有很高的自主能力 。同时，火星光照强度小，加上火星大气对阳光的削减作用，火星车能源供给比月球车更为困难 。这些因素都使得火星探测任务更具难度和复杂性 。
在火星车于火星表面展开探测巡视任务的同时，火星环绕器也要忙碌工作 。环绕器上共搭载7种有效载荷，可对地火转移空间、火星轨道空间、火星表面及其次表层开展科学探测，获取行星际射电频谱数据、火星表面图像、火星地质构造和地形地貌、火星表层结构和地下水冰分布、火星矿物组成与分布、火星空间磁场环境、近火星空间环境和地火转移轨道能量粒子特征及其变化规律 。
其中，中分辨率相机可对火星全球开展地形地貌普查，高分辨率相机可对火星重点地区开展局部高分辨率地形地貌详查，拍下清晰的火星照片 。
加速向深空
寻找人类新家园
随着航天科技的发展，人类对于行星探索的兴趣与尝试与日俱增 。其中，火星成为全球最为热门的行星“旅行地” 。截至目前，全球已有44次火星探测活动，但成功率仅有40% 。由于火星相对地球距离最远达上亿公里，对发射、轨道、控制、通信和电源等技术领域都提出了很高的要求 。
既然探火如此之难，人类为何仍然对火星心怀向往？由于与地球环境最相似且相对距离较近，火星一直被视为人类生存的下一个家园，也是人类走出地月系统、开展深空探测的首选目标 。
火星上是否存在孕育生命的条件？会不会成为适合人类居住的家园？此次发射窗口期，中国、美国、阿联酋都已经或将要发射各自的火星探测器，多国竞相进行火星探险，都是为了寻找更确定的答案 。
专家认为，寻找地外生命和研究火星的形成演化过程是火星探测的两大科学主题 。火星探测不仅有助于探究火星生命的存在和演化过程等问题，更可借此了解地球的演化历史和预测地球未来变化趋势，为人类开辟新的生存空间寻找潜在目标 。


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