北京時(shí)間2021年2月19日，美國(guó)的第五臺(tái)火星車(chē)毅力號(hào)抵達(dá)火星，直接登陸，于4時(shí)55分成功降落在杰澤羅隕石坑。

 

　　許多人此時(shí)想到的卻是我國(guó)天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器。它于2月10日進(jìn)入環(huán)火軌道，將圍繞火星飛行3個(gè)月左右，計(jì)劃于2021年5月至6月?lián)駲C(jī)實(shí)施火星著陸。

 

　　美國(guó)“毅力號(hào)”登陸火星，它與天問(wèn)一號(hào)區(qū)別在哪？

 

　　1、中美火星探測(cè)的任務(wù)目標(biāo)和技術(shù)方案均不相同。

 

　　毅力號(hào)的任務(wù)目標(biāo)是尋找生命，而且美國(guó)通過(guò)此前的探測(cè)，對(duì)著陸點(diǎn)比較熟悉，因此他們選擇“直奔主題”。我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)則是將“繞、落、巡”三步并作一步，在環(huán)繞過(guò)程中對(duì)著陸區(qū)進(jìn)行詳細(xì)勘測(cè)。

 

　　2、毅力號(hào)所用著陸方案難度更大。

 

　　登陸火星共有幾種方式？無(wú)論是火星著陸器（不能移動(dòng)的）還是火星車(chē)（能移動(dòng)的），都需要闖三關(guān)：NASA JPL火星任務(wù)團(tuán)隊(duì)熟稱EDL（進(jìn)入、下降、著陸），這個(gè)過(guò)程需要經(jīng)歷空氣動(dòng)力減速、降落傘減速、反推動(dòng)力減速，直至最后一關(guān)軟著陸。要想實(shí)現(xiàn)軟著陸，勇闖最后一關(guān)共有三種模式：

 

　　①中小型探測(cè)器——安全氣囊法

 

　　采用反推火箭助力減速，安全氣囊包裹彈跳軟著陸模式，讓探測(cè)器從時(shí)速160公里降至?xí)r速48公里彈性撞沖火星表面，即使撞到尖銳的巖石上也沒(méi)事。這種被稱為Vectran高強(qiáng)力聚芳酯纖維具有高強(qiáng)度、高彈性特點(diǎn)，強(qiáng)度是芳綸的兩倍，足以經(jīng)受住數(shù)次撞擊、反彈減緩、直至靜止，最終一次性放氣。這種著陸方式很適合不足200公斤的火星車(chē)，比如勇氣號(hào)、機(jī)遇號(hào)。如果單純采用反推火箭進(jìn)行動(dòng)力減速，很難控制質(zhì)量很輕的探測(cè)器姿態(tài)，很容易傾覆，器毀車(chē)亡。

 

　　②大型探測(cè)器——著陸支腿法

 

　　采用反推火箭減速+著陸器支撐模式，從時(shí)速160公里降至?xí)r速10公里以下，逐步減速直至最終軟著陸。這種著陸方式適合于幾百公斤的著陸器/火星車(chē)，比如海盜1/2號(hào)著陸器、洞察號(hào)著陸器。天問(wèn)一號(hào)著陸器也將這種模式挑戰(zhàn)軟著陸，稍后不同的是，除了反推動(dòng)力減速，還特別增加兩次懸停操作，逐步降低著陸風(fēng)險(xiǎn)。這種穩(wěn)健方法得益于嫦娥三、四、五號(hào)成功落月的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

 

　　③重型探測(cè)器——空中吊車(chē)法

 

　　采用反推火箭減速+空中吊車(chē)懸停投放火星車(chē)模式。從時(shí)速160公里降至每秒0.75米的著陸速度，一旦火星車(chē)觸地軟著陸，立即切斷繩索，空中吊車(chē)飛離。

 

　　毅力號(hào)在降落過(guò)程中采用的“空中吊車(chē)”方式，也與天問(wèn)一號(hào)計(jì)劃采用的“降落傘+反推發(fā)動(dòng)機(jī)”方式不同。這是美國(guó)繼好奇號(hào)之后第二次采用“空中吊車(chē)”方式登陸火星，該技術(shù)的先進(jìn)性和復(fù)雜程度極高，但能滿足著陸質(zhì)量較大的任務(wù)需求。

 

　　“空中吊車(chē)”從本質(zhì)上還是采用反推發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。不過(guò)天問(wèn)一號(hào)以及美國(guó)早期火星車(chē)如洞察號(hào)、鳳凰號(hào)等，反推發(fā)動(dòng)機(jī)在探測(cè)器下方，“空中吊車(chē)”方式則是火星車(chē)在下方，反推發(fā)動(dòng)機(jī)從上面牽引。該技術(shù)具備2個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是可以避免因發(fā)動(dòng)機(jī)推力過(guò)大濺起火星表面的塵土，對(duì)探測(cè)器造成影響；二是將懸吊著的火星車(chē)“放”到地面，對(duì)落點(diǎn)的平整度和坡度要求不高。

 

　　但天問(wèn)一號(hào)的著陸方式，對(duì)地面平整度要求很高。因此它將沿用我國(guó)探月工程中“嫦娥”落月所用的懸停避障技術(shù)，確保落在比較平坦的地方。

 

　　資料來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)、三體引力波