年5月15日清晨,我国首个自主的火星任务天问一号携带的着陆巡视组合体(包括着陆平台和火星车祝融号)成功穿越火星大气层,着陆于火星北半球的乌托邦平原南端预选着陆区。
自此,我国成为继美国之后第二个成功着陆火星的国家。(PS:苏联成功0.5次,后面会讲)
祝融号着陆点
haibaraemily
为了这一天,这个以中国神话传说中的火神命名的小车,从地球出发,跋涉数亿公里而来,又绕着火星等待了足足三个多月。
图
新华社
01测地观天,摩拳擦掌
年2月10日,经过6个半月奔火飞行的天问一号“刹车”减速(近火制动),顺利进入环火星轨道,成为我国首颗人造火星卫星。但天问一号并没有急着让祝融号立刻着陆,而是沉着耐心地准备了三个多月。
除了调整轨道、测试仪器之外,天问一号还要完成这些准备工作:
一是“测地”,用自带的相机等仪器获取备选着陆区的高清地形和地质数据,为祝融号认真考察着陆区。
天问一号“扫描”火星表面示意图
航天科技集团
二是“观天”,为祝融号做气象预报,挑选合适的着陆时机。
着陆不仅要挑尽量平坦的地方,还要挑尽可能天朗气清,日丽风和,没有沙尘暴捣乱的时候,这对使用太阳能板供电的祝融号来说尤为重要。
年6月,好奇号拍摄的火星全球性大沙尘暴的景象
NASA
综合判断下来,祝融号在五月中旬之后着陆最为稳妥。经过这些准备工作,祝融号终于在5月15日迎来了着陆。
02“探测器坟场”
火星虽然只有稀薄的大气层,但已经足以烧坏高速进入的探测器。因此想要着陆火星的探测器都必须“铠甲”护身,被打包塞进隔热的保护罩里,这个罩子叫“气动外罩”。天问一号的着陆平台和祝融号火星车,一路上都被塞在这个罩子里,直到快要落地才会“破罩而出”。
天问一号组成结构
素材来源:航天科技集团
但仅仅加个保护罩还远远不够。从进入火星大气层,到着陆火星表面,探测器需要从初速度数公里/秒逐步减速到0,然后稳稳当当地落地。而且由于信号延迟和屏蔽,着陆过程中的所有步骤都需要探测器自主完成,得不到来自地球的帮助,稍有差池,就可能殒命火星。
从年人类第一次尝试发射火星探测器到祝融号之前,一共有15次火星着陆任务成功进入了火星大气层,但只有9次任务成功着陆并顺利开展探测工作——三分之一的失败率让这颗红色星球至今还保有“探测器坟场”的称号。
祝融号之前所有着陆火星并成功开展工作的探测器
NASA
值得一提的是,这9次任务全部都是NASA的,而其他国家最接近成功的一次,是苏联的火星3号。
年,NASA的水手9号,苏联的火星2号、3号相继抵达火星。水手9号只有环绕器没有着陆计划,火星2号和3号都携带了着陆器和火星车。那一年,苏联距离首次完成“绕、着、巡”三大任务只有一步之遥。然而,它们好巧不巧碰上了火星全球性的沙尘暴,整个火星表面一片模糊。
年11月11日,水手9号拍摄的火星。上方的黑斑是火星最高峰奥林帕斯火山
NASA/JPL
两眼一抹黑被草草扔下的火星2号着陆器直接着陆失败,火星3号着陆器虽然成功着陆,但仅20秒后就迅速失联,连拍摄的第一张照片都没能传全乎,火星3号着陆器的火星车是否成功释放,自然也就无从知道了。
火星2号/3号的着陆器(左)和火星车(右)
维基
严格来说,苏联的火星3号勉强算是第一个成功软着陆火星表面的探测器,只是没能顺利开展探测工作。给它算0.5次,还算合理吧。
火星3号着陆器传回的唯一一张“照片”
苏联[1]
欧空局也在21世纪里挑战了两次火星着陆,但均告失败。一次是年的火星快车号环绕器携带的着陆器小猎犬2号,着陆后失联了;另一次是年的痕量气体轨道器(TGO)携带的着陆器斯基亚帕雷利号,因为打开降落伞之后的软件故障着陆失败。不过幸运的是,两艘环绕器都非常健康,一直工作至今,获取了许多珍贵的火星探测数据。
欧空局的小猎犬2号和斯基亚帕雷利号
ESA
很难说这两次着陆失败完全是运气不好,因为欧空局的下一个火星着陆任务ExoMars(与俄宇航合作)也因为降落伞测试失败,错过了发射窗口。至少从目前看来,欧空局和俄宇航对着陆火星依然有关键技术需要攻关。
03参考资料
[1]SovietMarsImages