原標(biāo)題：天問何以“一落成功”

來源：文匯報

天問何以“一落成功”

傘降控制段 拋大底 測距測速敏感器開始工作 動力減速段 主發(fā)動機開機 緩速下降段 觸地 主發(fā)動機關(guān)機 制圖：馮曉瑜 圖片來源：均新華社

■本報首席記者 許琦敏

昨天7時18分，天問一號著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，實現(xiàn)了我國首次地外行星著陸。著陸火星是火星探測之旅中挑戰(zhàn)最大的一關(guān)，至今成功率只有約50%。中國首次火星探測任務(wù)緣何能夠“一落成功”？全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩表示，我國航天專家通過充分的工程與科學(xué)論證，以工程實現(xiàn)風(fēng)險低、科學(xué)探測價值高為原則，將著陸區(qū)選在了火星最大平原烏托邦平原南部。同時根據(jù)“祝融號”火星車的特點，以及我國航天既有成熟技術(shù)和經(jīng)驗，選擇了反推著陸腿式著陸方式。在千萬航天人的精密測控下，天問一號自主完成了“生死九分鐘”的挑戰(zhàn)。

著陸烏托邦平原，探尋火星是否有生命存在

如何在約1.4億平方公里的火星表面，為火星探測器選擇一個合適的著陸點？龐之浩說，它必須滿足兩個最基本的條件：一是在工程上可實施，比如著陸點要相對開闊平坦，以便在探測器著陸時不受到損壞，同時還要兼顧能與地球進行測控通信，光照較為充足等條件；二是在科研上有價值，比如著陸點的地質(zhì)構(gòu)造、物質(zhì)元素比較豐富，其他國家此前沒有探測過等。

天問一號于今年2月被火星捕獲后，在環(huán)火的三個月飛行中，拍攝了大量火星表面照片。通過綜合分析，由航天工程師與行星科學(xué)家共同反復(fù)研究和比較分析，最終選出符合探測任務(wù)要求的著陸地點。

此次天問一號著陸巡視器的首選著陸點——烏托邦平原，位于火星北緯5°至30°的北半球，那里地勢平坦，陽光照射條件也比較好。由于“祝融號”火星車采用太陽能電池供電，它所攜帶的用于導(dǎo)航和檢測障礙的光敏感器也需要良好的光照條件，所以選在陽光充足、晝夜溫差較小的烏托邦平原著陸，也有利于火星車的后續(xù)工作。

另外，烏托邦平原很可能是火星遠古海洋的所在地，在此著陸有利于探索和研究火星上是否存在生命這一當(dāng)前火星探測的熱門問題。最新科學(xué)探測發(fā)現(xiàn)，在火星烏托邦平原距離地面1到10米的淺表底層下方有大量地下水冰存在，儲水量相當(dāng)于地球面積最大的淡水湖——蘇必利爾湖。火星地下有水，是否意味著火星存在或曾經(jīng)存在過生命？火星是否會是地球人的未來家園？“祝融號”火星車的探索將可能為這些問題提供更多答案。

自主執(zhí)行上百個程序，安全度過“生死九分鐘”

火星著陸究竟有多難？龐之浩說，業(yè)界通常將其難度形容為“相當(dāng)于從巴黎打一個高爾夫球，正好落到東京的某個洞里”。

由于火星距離地球太遙遠，地面的遙測和遙控信號很微弱，且地火之間的通信延時達10分鐘以上，而且當(dāng)火星探測器運動到火星背面時，地球上就無法準(zhǔn)確確定其軌道參數(shù)。所以，著陸火星的全過程，一切都要靠探測器自主進行。“因此，必須在火星探測器著陸前，提前注入數(shù)據(jù)，使它在著陸過程中完全自主地執(zhí)行上百個程序，任何一個程序都必須非常精確，一秒不差。”龐之浩說，正因如此，探測器降落火星的過程通常被稱為“生死七分鐘”。

此次，天問一號則經(jīng)歷了“生死九分鐘”。這九分鐘分為四個階段：第一階段是氣動減速段，依靠火星大氣阻力，將裝有著陸巡視器的進入艙速度從4.8千米/秒減速到460米/秒；第二步是傘降減速段，進入艙打開降落傘，將速度由460米/秒降到95米/秒；第三步是動力減速段，進入艙把大底和背罩拋掉，露出著陸平臺和火星車，同時平臺上的大推力緩沖發(fā)動機開始工作，進一步把速度減小到3.6米/秒；最后則是著陸緩沖段，著陸巡視器在高度降為100米的時候速度基本降到0，進行懸停避障，觀察地面，尋找最安全的著陸地點，最后通過四條著陸腿的緩沖作用在火星表面軟著陸。

此次火星著陸，我國采用的是反推著陸腿式。龐之浩解釋，這是因為“祝融號”火星車的重量為240公斤，比較適合采用這種方式。另外，這種著陸方式與“神舟”飛船返回艙返回地球類似，可以借鑒此前的技術(shù)和經(jīng)驗。

成功著陸后，火星“天地”同步展開科學(xué)研究

成功著陸火星，對于“祝融號”火星車來說，剛只邁出了第一步。后續(xù)，它將依次開展對著陸點全局成像、自檢、駛離著陸平臺，并開展巡視探測。

“拍照”是“祝融號”最主要的科學(xué)研究目標(biāo)之一。它攜帶了多臺相機，包括可拍攝火星高清廣角大圖的導(dǎo)航地形相機，能詳細(xì)分析地形、地貌和地質(zhì)的多光譜相機，能將砂石放大到微米級的微成像相機等。“祝融號”還攜帶有火星表面成分探測儀。這臺由中國科學(xué)院上海技術(shù)物理所和中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所聯(lián)合研制的設(shè)備，能在數(shù)米外用激光把巖石成分燒蝕成等離子體，同時利用短波紅外光譜顯微成像儀進行分析，可對著陸區(qū)的火星表面元素、礦物和巖石開展高精度科學(xué)探測，為驗證“古海洋”假說提供數(shù)據(jù)支持。

此外，通過次表層探測雷達，“祝融號”還能探測火星土壤和淺層地下結(jié)構(gòu)——火星沒有全球覆蓋的穩(wěn)定磁場，但表面仍存在支離破碎的偶極磁場，或許通過火星車的探測，能夠逐步還原出火星的演化歷史。而車上配備的氣象測量儀，則能讓人類更多了解這顆神秘行星的“脾氣”。

當(dāng)“祝融號”車在火星表面開始工作后，天問一號環(huán)繞器將會為它提供各種服務(wù)，包括將各種科研數(shù)據(jù)傳回地球，同時向它轉(zhuǎn)發(fā)來自地球的指令。實際上，環(huán)繞器本身也是一個超級科研平臺，將開展環(huán)繞科學(xué)探測。它攜帶了中分辨率相機、高分辨率相機、次表層探測雷達、礦物光譜分析儀、磁強計等七項儀器，可在多種軌道高度對火星的大氣電離層情況、周邊行星際環(huán)境、土壤類型和分布等問題，進行整體性、全球性、綜合性研究。

[責(zé)任編輯：楊凡、汪洋]

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