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#新浪科技综合#NASA毅力号直播攻略来了！万字长文详解火星任务新浪科技综合2020-07-30 10:19:120阅( 二 )


三、任务详解
火星 2020 任务的关键阶段是发射、巡航、到达（也称为进入、下降和着陆） ， 以及火星表面操作 。 在为期至少一个火星年（约 687 个地球日）的主要任务期间 ， “毅力”号对耶泽洛陨石坑的探测将解决火星探测的高度优先科学目标 ， 包括有关火星上生命潜力的关键问题 。 火星车的天体生物学任务将搜寻古代微生物生命的迹象 ， 描述地球的气候和地质特征 ， 并为将来返回地球收集样本 。 毅力号还将收集有关应对未来人类火星探险挑战的技术知识 ， 并证明其可行性 。 作为一项技术演示 ， 一架别具匠心的火星直升机也将贴着毅力号火星车的腹部 ， 沿着火星飞行 。 为什么要在这个发射期？火星离地球非常遥远 ， 是月球与地球距离的数百倍 ， 目前最先进的探测器从地球飞到火星 ， 大约需要七八个月 。 而又因为地球和火星都在围绕太阳运转 ， 两者的相对位置不断变化 ， 所以当它们距离最近时 ， 即太阳、地球和火星同处一条直线上 ， 此时发射探测器更加“经济” 。 地球与火星的这个会合周期是 26 个月 ， 所以每 26 个月会出现一次“宝贵”的火星探测发射窗口期 。 2020 年有短短几周时间 ， 太阳、地球和火星成一条直线 ， 地球与火星之间的距离最短 ， 不到 5400 万公里 ， 是火星探测器发射的最佳时机 ， 如果错过这种情况直到 2022 年才会再次出现 。 在可能的日期范围内选择发射周期的一个优先事项 ， 是在着陆过程中优先考虑通信 ， 这种时间安排的目的是使轨道飞行器能够接收到来自航天器的无线电信号 ， 在其降落大气层和着陆过程中 ， 这样工程师们就可以知道每个阶段发生了什么 。 发射美国联合发射联盟（ULA）Atlas V 541 两级运载火箭将从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军站的41号发射场发射火星 2020 号飞船 。 运载火箭代号中的数字“541”表示一个 5 米（17 英尺）的短有效载荷整流罩、4 个固体火箭助推器和 1 个单引擎的半人马座上层 。 飞船高 197 英尺（60 米） 。 这将是“阿特拉斯”号火箭第 11 次发射火星 ， 也是继 2005 年美国宇航局火星勘测轨道器、2011 年“好奇”号火星探测器、2013 年“马文”号轨道飞行器和 2018 年“洞察”号着陆器之后 ， 阿特拉斯五号的第五次发射 。 在发射后大约 50 至 60 分钟（取决于实际发射时间） ， 火星 2020 号飞船将与运载火箭分离 ， 独自完成剩余的火星之旅 。
飞船将在发射后 70 到 90 分钟之间开始与地面通信（同样取决于发射时间） 。 通信时间的变化是由于每次发射时航天器在地球阴影中的时间 。 地球的阴影阻挡了光线到达航天器的太阳能电池板 ， 太阳能电池板为通信无线电提供电力 。 任务控制员不想在飞船处于阴影中时打开收音机 ， 因为这会在它们无法充电时耗尽电池 。 行星际巡航从地球到火星的飞行距离约为 3.09 亿英里（4.97 亿公里） ， 约需 213 天 ， 这便是任务的巡航阶段 。 巡航阶段从航天器与运载火箭分离时开始 。 在巡航期间 ， “毅力”号火星车及其下降平台被保护在一个被称为“空气外壳”的太空舱内；该外壳连接在一个圆盘状的太阳能巡航平台上 。 在巡航期间 ， 工程师们执行一系列旨在检查航天器子系统和仪器的活动 。 在这一阶段 ， 他们还进行了前三次“弹道修正机动” 。 火星飞船到达目的地的位置 ， 是为飞船设计一个特定的飞行路线 。 由于火箭的某些部分没有像航天器那样彻底清洁 ， 火箭最初被指向一条不指向火星的轨道 ， 以避免意外地将不需要的地球物质运送到这颗红色星球上 。 火星着陆前的最后 45 天是进近阶段 ， 主要集中在导航活动上 。 在这一阶段计划进行两次弹道修正机动 ， 以便对进入目标进行最后的调整（如果需要） 。 进入、下降和着陆进入、下降和着陆（EDL）阶段开始于航天器到达火星大气层顶部时 ， 速度约为 12100 英里/小时（19500 公里/小时） 。 大约 7 分钟后 ， EDL 结束 ， 火星车停在火星表面 。
大气进入飞船进入大气层前 10 分钟 ， 脱离巡航阶段 。 该航天器将利用一种称为“引导进入”的技术操纵其降落到火星大气层中 ， 以缩小目标椭圆形状的火星着陆区域的大小 ， 同时补偿火星大气密度的变化 。 在制导进入过程中 ， 位于弹壳背面的小型推进器将调整升力的角度和方向 ， 使航天器能够控制其飞行距离 。 峰值加热发生在大气进入后约75秒 ， 此时隔热罩外表面的温度将达到约 2370 华氏度（约 1300 摄氏度） 。 毅力号正朝着美国宇航局迄今为止最大的火星登陆挑战前行 。 耶泽洛陨石坑是一个 28 英里宽（45 公里宽）的撞击盆地 ， 有一个有趣的古老的三角洲 ， 还有陡峭的悬崖边、沙丘、巨砾场和较小的撞击坑 。 为了确保安全着陆的最大概率 ， 任务增加了新的 EDL 技术 ， 即距离触发和地形相关导航 。
着陆阶段
火星车应该在火星下午着陆——大约是当地平均太阳时下午 3：45（具体时间取决于实际发射日） 。 不久之后 ， 火星车的计算机从进入、下降和着陆模式切换到地面模式 。 这启动了在红色行星表面的第一个火星日自主活动 。 火星的一天 ， 是 24 小时 39 分 35.244 秒 。 （毅力号团队成员倾向于在火星白天工作 ， 而不是地球日 ， 因为火星车将在火星白天工作 ， 而在火星之夜“睡觉” 。 毅力号火星车的计划使用寿命为火星表面一年 。 初检“毅力”号的团队将在前 90 个 sol（火星日）上对探测器的所有部件和科学仪器进行测试 。 这段“检查”期确保了包括团队在内的一切准备就绪 ， 可以进行地面作业 。 对于这 90 个 sol ， 操作团队将致力于火星时间 ， 这意味着他们将把时钟设置为火星日（比地球日长约 40 分钟） 。 这使他们能够快速响应漫游者在其工作日中遇到的任何问题 ， 并确保修订后的说明已准备好用于下一个 sol 。 在火星时间上工作也意味着团队成员每天将开始时间推迟 40 分钟 。 最终 ， 团队成员将在半夜醒来开始轮班 。 在调试的前 16 个 sol 中 ， 毅力号将：


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