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天问一号“教科书式”着陆火星:中国问天之路再上新台阶

来源:中国军网-解放军报 作者:安普忠 岳雨彤 贺逸舒 等 责任编辑:杨红
2021-05-16 06:36:50

2020年10月1日,国家航天局发布我国首次火星探测任务天问一号探测器飞行图像。新华社发

火星,我们来了

■解放军报记者 安普忠 岳雨彤 贺逸舒

5月15日凌晨,北京航天飞行控制中心指控大厅内一片忙碌。随着一道道指令发出、一声声报告回传,我国首个火星探测器天问一号按计划一步步向火星表面降落。

火星着陆是我国首次火星探测任务“绕、落、巡”的第二步,也是此次火星探测任务难度最大、风险最高的一步。由于火星距离地球遥远、大气稀薄、地形复杂,着陆过程中的“黑色9分钟”危险重重,稍有不慎,探测器便会粉身碎骨,前功尽弃。到目前为止,人类进行的火星探测任务成功率不到50%,其中大部分都失败在着陆火星阶段。

凌晨1时许,天问一号探测器在停泊轨道实施降轨,机动至火星进入轨道。

子夜,当许多人已经进入甜美梦乡时,航天测控人正坚守在各自的岗位上。他们密切关注着各项数据,期待着天问一号平安“落火”。中国航天所构筑的地面测控链自西向东横跨大陆,各测控点宛如夜空中闪亮的星,织就一条流淌着航天梦想的星河。

295天飞行,295天期待。在北京航天飞行控制中心工作人员的精心呵护下,举世瞩目的天问一号历经一段漫长的旅程即将抵达目的地。

4时许,着陆巡视器与环绕器分离,两器分离约30分钟后,环绕器进行升轨,返回停泊轨道,为着陆巡视器提供中继通信。

历经约3小时飞行,探测器进入火星大气。伞降控制、动力减速、悬停成像、缓速下降……这些只能靠天问一号探测器自主完成。

此刻,每名工作人员的心都提到了嗓子眼。因为无法实时跟踪,他们只能全神贯注于屏幕上一个个数据、一条条曲线。

这9分钟,短暂又漫长;这9分钟,紧张又期待……

“根据遥测判断,着陆巡视器转入无控模式!”7时18分,祝融号火星车发回平安到家的信号,指挥大厅内顿时响起热烈掌声,许多科研人员兴奋地喊着:“火星,我们来了!”

黎明破晓,曙光到来。在经历了295天的等待后,天问一号终于向火星献上了来自地球古老东方的深情一吻。

天问一号成功着陆火星,是我国首次实现地外行星着陆。这是我国航天事业发展的又一具有里程碑意义的进展,必将为人类航天事业贡献更多中国智慧、中国方案。

此刻,中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥热泪盈眶:“‘祝融’代表了我们中国人对火星的无限想象。”

此刻,北京航天飞行控制中心首次火星探测任务型号团队总师崔晓峰无限感慨:“所有人的努力付出都是值得的!”

此刻,“中国火星车第一驾驶员”、火星车操控主管赵瑞的工作刚刚开始。按照计划,祝融号火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检、驶离着陆平台并开展巡视探测等一系列科研工作。“我们将驾驶火星车向全国人民交上一份优秀的答卷!”他说。

(解放军报北京5月15日电)

 

天问一号“教科书式”着陆火星——

中国问天之路再上新台阶

■解放军报记者 贺逸舒 安普忠 岳雨彤

2021年5月15日,经过295天的太空之旅,我国首个火星探测器天问一号成功着陆火星。中国首次火星探测任务一战即胜,一气呵成。中国科学院院士叶培建兴奋地说:“这是一次教科书式的着陆,落得非常漂亮。”

这一落,是中国智慧、中国方案与中国力量的结晶。

这一天,中国问天之路再上新台阶,中华民族向更遥远的深空又迈出了一大步。

航天科技集团五院天问一号探测器总体主任设计师王闯说,天问一号的成功着陆,是一次做好了全面准备与充足预案的胜利。

着陆火星有多难?

在天问一号着陆巡视器成功着陆火星之前,世界各国共实施了44次火星探测活动,完全成功的探测任务只有19次,成功率不到50%。

着陆,是火星探测中风险最高的环节。迄今为止,人类成功登陆火星的探测器只有9个。天问一号的成功着陆,让火星第一次留下中国人的印迹。

着陆难,难在着陆过程的复杂。

从分离到着陆的短短9分钟内,天问一号着陆巡视器的运行时速从约2万公里/小时降为零,其间需要经历气动减速、降落伞减速、动力减速、着陆缓冲等多个环节。作为着陆巡视器的主发动机,7500N变推力发动机是动力减速环节的主要工具,使天问一号实现“最后一脚”稳准刹车。这种“太空刹车”方法已在嫦娥三、四、五号探测器落月过程中连续三次成功实施,天问一号着陆巡视器的7500N变推力发动机正是落月用变推力发动机的2.0版。

着陆难,难在火星环境的不确定性。

不同于月球表面近似真空,火星表面有一层稀薄的大气,且很不稳定,会不时地出现风或沙尘暴。在降落过程中,着陆器与火星表面的大气会剧烈摩擦,为了防止被“烧糊”,着陆器上增加了一个防热大底,原本可以“伸出去”的发动机被“兜起来”了。有限的舱体空间限制着发动机的尺寸,天问一号变推力发动机的高度比嫦娥三号变推力发动机要缩小超60%,推力等主要性能指标却保持不变,“小个子”要爆发出“大能量”,这意味着发动机必须更结实。

着陆难,还难在全程只能由探测器自主控制。

火星与地球距离遥远,信号还没跑到地球,探测器已经“收工”了。对于身在遥远异乡的天问一号来说,所有动作触发条件的测量、判断以及执行,均是自主测量、自主判断、自主控制。在着陆巡视器降落过程中,雷达等探测设备会像眼睛一样盯着火星地面,测量它距离地面高度等参数,这些参数进入制导、导航与控制系统,由这个睿智的“大脑”计算出对发动机的推力要求。发动机会按照预设的时序和实时的指令完成变推力调节,让着陆巡视器慢下来,最后以很低的速度稳稳落在火星表面。

据悉,天问一号着陆巡视器着陆后,祝融号火星车将在七八天后以3个火星日为一个周期,开始它的工作。

祝融号火星车总共搭载了6种有效载荷。

用于火星巡视区地形地貌探测的导航地形相机,主要用于拍摄火星表面的图像,规划火星车巡视的路径;次表层探测雷达,用于探测火星巡视区的土壤结构以及土壤下是否有水或冰的存在;火星表面成分探测仪与多光谱相机,用于探测火星巡视区表面的元素、矿物和岩石类型。

除此之外,还有两台探测环境的仪器:火星表面磁场探测仪与火星气象测量仪。有科学家认为,火星没有全球性的磁场,仅有局部性的磁场。火星表面磁场探测仪可以将巡视区的磁场一探究竟。火星气象测量仪主要用于测量巡视区的风速、风向、气压、气温等大气物理特征。

从2016年1月首次火星探测任务立项至今,已经过去了5年。这5年,中国航天事业大踏步前进。中华民族问天之路或许充满曲折与艰险,但永远满载勇气与希望。

(解放军报北京5月15日电)

 

北京航天飞行控制中心守护天问一号成功着陆

解放军报北京5月15日电 宋星光、记者安普忠报道:今天7时18分,根据北京航天飞行控制中心监视判断,天问一号探测器已平稳着陆火星,后续工作按计划展开。

自2020年7月23日天问一号探测器发射以来,北京航天飞行控制中心首次火星探测任务型号团队在近10个月的时间里,先后完成了火星探测器发射入轨、地火转移、火星捕获、火星停泊及离轨着陆各阶段的飞控工作。

在北京航天飞行控制中心的精准操控下,天问一号火星探测器各系统工况良好,飞控团队将继续做好着陆后的各项工作,助推我国首次火星探测任务取得更多成果。

 

中国深空测控网助力天问一号探测器安全“落火”

解放军报讯 弥向阳、记者安普忠报道:5月15日7时18分,天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,标志着西安卫星测控中心所属佳木斯、喀什、阿根廷深空站组成的中国深空测控网圆满完成火星表面着陆段测控工作。

为确保探测器能够按计划自行完成各类动作,佳木斯深空站针对火星探测各种困难和挑战,在火星表面着陆前一天便完成数百条延迟指令上注工作,确保探测器能够按照计划自行完成各类动作。

自天问一号探测器2020年7月23日成功发射以来,西安卫星测控中心所属各深空测控站积极参与任务全过程,为天问一号火星探测任务提供了强大测控支持。后续,他们将继续为祝融号火星车巡视探测任务提供测控支持。

 

我国相控阵敏感器首次亮相太空

解放军报北京5月15日电 记者安普忠、王凌硕报道:今天,我国首个火星探测器天问一号成功着陆火星。中国航天科工集团有限公司研制生产的相控阵敏感器首次亮相太空。

相控阵敏感器能够精准测量探测器相对于火星表面的距离、速度等信息,用于着陆器发动机减速、悬停和软着陆控制,保障探测器平稳着陆火星表面。

天问一号火星探测器一次实现火星环绕、着陆和巡视探测,其中探测器着陆是本次火星探测任务的关键环节。中国航天科工集团有限公司自主研发的相控阵敏感器首次实现地外天体着陆测量,在天问一号着陆火星过程中发挥关键作用。