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天问一号探测器成功着陆火星

习近平代表党中央、国务院和中央军委致电祝贺

来源:南方都市报     2021年05月16日        版次:GA03    作者:新华社 央视网 中新网

新华社电 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,我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平致贺电,代表党中央、国务院和中央军委,向首次火星探测任务指挥部并参加任务的全体同志致以热烈的祝贺和诚挚的问候。

习近平在贺电中指出,天问一号探测器着陆火星,迈出了我国星际探测征程的重要一步,实现了从地月系到行星际的跨越,在火星上首次留下中国人的印迹,这是我国航天事业发展的又一具有里程碑意义的进展。你们勇于挑战、追求卓越,使我国在行星探测领域进入世界先进行列,祖国和人民将永远铭记你们的卓越功勋!

习近平强调,希望你们再接再厉,精心组织实施好火星巡视科学探测,坚持科技自立自强,精心推进行星探测等航天重大工程,加快建设航天强国,为探索宇宙奥秘、促进人类和平与发展的崇高事业作出新的更大贡献!

中共中央政治局常委、国务院副总理韩正在北京航天飞行控制中心观看天问一号探测器实施火星着陆情况。

中共中央政治局委员、国务院副总理刘鹤在现场宣读了习近平的贺电。

我国首次火星探测任务于2016年立项,计划通过一次任务实现火星环绕、着陆和巡视探测。天问一号探测器于2020年7月23日在海南文昌由长征五号运载火箭成功发射。天问一号探测器成功着陆火星,是我国首次实现地外行星着陆,使我国成为第二个成功着陆火星的国家。中国国家航天局与欧空局、阿根廷、法国、奥地利等国际航天组织和国家航天机构开展了有关项目合作,将共同为探索宇宙奥秘、增进对火星演化的认知、了解生命起源等贡献智慧和力量。

  专家详解

  着陆火星经历“黑色9分钟”

“落火”过程中,天问一号探测器要在9分钟左右的时间里,将时速从约每小时2万千米降至0,实现软着陆。整个着陆过程极其复杂,环环相扣,任何一个环节出现问题,就可能导致失败。曾有专家表示,世界上40多次火星探测任务中,能够安全度过这9分钟的仅有9次。这一过程被业内称作“生死9分钟”,是火星探测器任务中最惊险的部分。

进入大气 通信时延18分钟 而着陆过程只有9分钟

探测器要以合适的角度切入火星大气层,角度太小则无法进入大气层,角度太大又会因为被大气层过度加热而烧毁。而由于地球与火星距离遥远,通信时延达到18分钟左右。从地面发出一条指令,天问一号要在18分钟之后才能收到,而整个着陆过程却只有短短9分钟左右。

航天科技集团五院火星探测器进入舱制导与导航控制分系统副主任设计师黄翔宇说:“它整个过程是全自主的,不可逆的,而且地面是无法干预的,必须全部由探测器自主来决策。”

气动减速 火星大气密度只有地球百分之一 减速效果十分有限

要想稳定地降落到火星表面,首先要让高速飞行的“天问一号”减速,整个过程主要分为气动减速、降落伞减速和动力减速三个阶段。

气动减速阶段,是从着陆巡视器进入火星大气开始,此时着陆巡视器被包裹在进入舱内,飞行速度约每秒4.8公里,要靠火星大气的阻力来减速。而火星大气密度只有地球的百分之一,减速效果十分有限。

航天科技集团五院火星探测器气动主任设计师李齐说:“我们进入舱迎风大底的形状采用球锥结合的外形。可以提供比较大的减速效果,所能提供的阻力要比神舟飞船和探月三期的返回舱大15%-20%。”

降落伞减速 开伞过程很关键 要保持姿态稳定

通过与火星大气的摩擦,将进入舱的速度从每秒4.8公里降到每秒460米左右,降落伞将从进入舱背部弹出,进入降落伞减速阶段。虽然气动减速已减小了绝大部分的速度,但是此时进入舱依然是处于超声速,要在这种状态下保证降落伞顺利打开,并且姿态稳定难度极大。航天科技集团五院508所总工程师黄伟说:“超声速这种情况下,降落伞开伞受到前体尾流影响非常大,会产生比较剧烈的震荡,所以对降落伞的气动性能稳定性能还有强度有一些特殊的要求。”

动力减速 依靠大推力发动机降速为零

当天问一号的速度减到每秒不到95米左右的时候,降落伞就完成使命了。进入舱的大底以及背罩和降落伞先后被抛掉,着陆巡视器上的大推力发动机开始工作,进入动力减速阶段。航天科技集团五院火星探测器进入舱总体主任设计师董捷介绍,这时只剩下着陆平台和火星车。减速是依靠一台主发动机,将探测器减速,把整个速度减到零。

空中悬停 快速对着陆地点成像 自主寻找最安全着陆地点

着陆巡视器距离火星表面越来越近,但下面地形适不适合着陆呢?这时巡视器将在空中悬停,通过携带的探测设备快速对着陆地点成像,寻找最安全的着陆地点。在600米-800米,用光学避障敏感器拍摄CCD图像,大体看一下落区的障碍。到100米悬停时,靠多功能避障敏感器里的激光三维成像模块进行一次精避障,把着陆区的安全区域找出来。

  焦点

  为何环火飞行3个月后才着陆?

2021年2月10日晚,“天问一号”到达火星附近,并进入环火轨道,为着陆火星作准备。可这一准备,就是三个多月。“天问一号”为什么这么“墨迹”呢?

国际宇航联合会空间运输委员会副主席、中国航天科工集团二院研究员杨宇光解释,这三个多月中,“天问一号”主要做了两件事。

一是变轨。这是为了让“天问一号”从低倾角大椭圆轨道,变为倾角接近于90度的“极地轨道”,让“天问一号”环绕火星飞行的每一圈都经过南北两极,实现对火星各区域的探测覆盖。

二是实施着陆准备,包括对预设着陆点使用相机进行探察,为着陆器和巡视器的组合体进入火星大气做准备。

在此期间,环绕器用携带的中分和高分相机、磁强计、矿物光谱分析仪等设备对火星开展多维度探测,包括对预定着陆区进行详细的地形、地貌探测,对着陆区附近区域进行沙尘暴探测,择机实施火星着陆。这一阶段的数据收集非常重要,万一着陆时碰到斜坡坡度较大的地方,将影响任务安全。

  着陆区为何选择乌托邦平原?

这个位置的选择是有讲究的。乌托邦平原位于火星北半球,是火星上面积最大的平原。火星南部为高地,60%的面积遍布陨石坑。而火星北部,则是被火山熔岩填平的低矮平原,地形平缓,且地质年龄较轻,地壳较薄,是更理想的降落地。

另外,有关乌托邦平原,还有一个最新的科学探测发现有待进一步证实。那就是在乌托邦平原距离地面1到10米的浅表底层下方有大量地下水冰存在,储水量相当于地球面积最大的淡水湖——苏必利尔湖。这是否意味着火星存在或存在过生命?是否意味着火星是地球人的未来?这些问题的答案都有赖“天问一号“的深入探测。

综合新华社 央视网 中新网

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