新闻背景

经过逾6个月飞行，美国“洞察”号火星探测器将于北京时间11月27日在火星着陆。不过，着陆前，“洞察”号火星探测器还要经历“恐怖7分钟”考验。

像其他火星探测器一样，“洞察”号火星探测器的整个任务分为发射、巡航、进入下降和着陆、表面操作4个阶段，其中，风险最大的是进入下降和着陆阶段，不少火星探测器都在这一阶段夭折。

路途漫漫风险高

迄今为止，人类共发射40多个火星探测器，成功率只有50%，因此火星被称为“探测器坟场”或“死亡星球”，主要原因在于火星距离地球太遥远，探测器要飞几亿千米才能到达，所以对其发射、控制、通信等技术提出很高要求。

例如，运载火箭的运载能力、入轨精度和可靠性要很高，最好用大推力运载火箭将火星探测器直接送入地火转移轨道，否则需要消耗更多自身燃料和较长的飞行时间加速，从而影响其寿命。

通信问题也不容忽视。从地球发送到火星的无线电信号单程需20分钟左右，通信延时对火星探测器的自主控制能力提出较高要求。另外，火星探测器还需配备可靠性更高的通信设备，即便这样，仍有不少火星探测器因通信故障在太空中失联。

由于路途漫漫，在飞往火星时，火星探测器要进行比月球探测器更多次数、更高精度的轨道修正。假如火星探测器在地火转移轨道近地点有1米/秒的速度误差或1千米高度误差，飞到火星附近时将产生10万千米的位置误差。美国“勇气”号火星车在抵达火星表面前，先后进行过4次航线修正。

由于火星探测器远离太阳，受到的太阳辐射强度大大减弱，这就要求火星探测器的太阳能电池翼性能很高，如果使用核电源，则要解决安全性问题。另外，还要警惕太阳风暴。日本首个火星探测器“希望”号原定于2003年12月14日进入火星轨道，但在2003年底受太阳风暴影响，电路系统出现故障，变轨发动机无法启动，最终导致“希望”号没有切入火星轨道，以失败告终。

着陆火星难上难

火星探测器进入火星轨道有多难？有人打比方：相当于从巴黎打一杆高尔夫球，正好落到东京某个球洞里。这是由于通信延时太长，所有数据都要提前注入。在火星探测器切入火星轨道过程中，如果切入点离火星过远，则不能被火星引力捕获；如果切入点离火星太近，则可能坠毁于火星大气层。

要在火星表面着陆，难度就更大了。火星探测器进入火星大气层后，遥测和遥控信号已经非常微弱，加上通信延时，整个着陆过程完全依靠火星探测器自主进行。例如，进入大气层时，火星探测器的防热措施如何，降落伞、气囊和缓冲火箭能否按程序工作等，每一步都至关重要，必须非常精确。一名美国科学家曾这样形容等待火星探测器着陆时的心情：就好像丈夫在产房外等待妻子分娩一样。

许多火星探测器都在这一阶段功亏一篑。2016年10月20日，欧洲“火星生物学-2016”“夏帕雷利”着陆演示器在着陆前，因一秒钟的计算失误，降落伞与防热罩提前分离，导致“夏帕雷利”着陆演示器硬着陆而撞毁。

着陆方式各不同

目前，火星探测器在火星上的软着陆方式，主要有3种。

一是气囊弹跳式。这种方式简单，成本低，只能满足小重量探测器软着陆要求，着陆精度不高。美国“勇气”号和“机遇”号火星车都采用降落伞＋气囊弹跳方式。

二是反推着陆腿式。这种方式复杂，成本高，可满足重量较大的探测器软着陆要求，着陆精度较高。“洞察”号、欧洲“猎兔犬2号”“夏帕雷利”着陆演示器等，都采用降落伞＋缓冲发动机反推＋着陆腿方式。

三是空中起重机式。这种方式最复杂，成本最高，技术最先进，可满足重量更大的探测器软着陆要求，能精确着陆。携带“好奇”号火星车的美国“火星科学实验室”采用降落伞＋缓冲发动机反推＋空中起重机方式。

此外，为完成未来载人登陆火星任务，美国还在研制新的火星着陆装置和超声速反推技术。后者是为20吨以上的大型航天器实现安全进入和着陆做准备的。