“洞察”号采用降落伞+缓冲发动机反推+着陆腿的方式在火星着陆示意图。
登陆:
经历“恐怖7分钟”
“洞察”号于11月26日14时47分许开始,展开被称为“恐怖7分钟”的降落,由时速1.98万公里减速至8公里,最终顺利降落在目的地“埃律西昂平原”,并在登陆后17分钟,传回首个讯号。
根据了解,洞察号会在2分钟内以时速1.98万公里穿越火星大气层,同时大气层摩擦力将使隔热罩温度将上升至摄氏1400度,两分钟后展开超音速降落伞,协助减速至时速8公里。其中最关键是须在15秒内将隔热罩分离,10秒内开启支架、启动雷达、丢弃背壳与减速火箭,最后着陆在火星埃律西昂平原。
洞察号靠着隔热罩的保护,穿越大气层,借由反向助推器,把飞行速度从每小时将近两万公里,减慢到着陆前的每小时8公里,最后在降落伞以及减震支架的缓冲下,降落在火星赤道附近一个名叫埃律西昂平原的地方,科学家戏称它是火星上最大的停车场,在证实洞察号已经平安落地之后,控制中心欢声震天。
气囊弹跳式着陆方式。
着陆方式各有千秋
据介绍,登陆火星任务分为发射、巡航、下降和着陆、表面操作四个阶段,不少探测器都在下降和着陆阶段“阵亡”。人类迄今为止共发射40多个火星探测器,成功率仅为50%左右,因而有人把火星称为“探测器坟场”。其主要原因是火星距地球遥远,探测器要飞几亿千米才能到达火星,所以对发射、轨道、控制、通信和电源等不少技术都提出了很高的要求。
进入火星大气层后,探测器防热措施如何,降落伞、气囊和缓冲火箭等能否按程序工作,都至关重要,必须非常精确,整个过程要经历所谓的“恐怖7分钟”。所以,探测器在火星着陆的技术十分复杂,每个环节都不能有闪失。许多探测器都因此功亏一篑。
目前,探测器在火星软着陆方式主要有三种:
一是气囊弹跳式,这种方式简单、成本低,但只能满足重量较小探测器的着陆要求,且着陆精度不高;
二是反推着陆腿式,该方式较复杂、成本高,但能满足重量较大探测器的着陆要求,且着陆精度较高;
三是空中起重机式,这种方式最为复杂,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。
迄今为止所有的火星着陆器全部采用刚性减速器和“盘—缝—带”降落伞方案,完成超声速减速工作。至今,所有的火星着陆器全部采用刚性减速器和“盘-缝-带”降落伞的减速方案来完成超声速减速工作。2012年在火星表面实现软着陆的“好奇”号火星车是至今质量最大的火星着陆器,达960千克。“好奇”号已把刚性减速器和“盘-缝-带”降落伞这项减速技术所能承受的重量推到极限,而未来的载人火星任务涉及的重量将达到20吨以上。
“低密度超声速减速器”升空进行大型火星探测器软着陆试验。
然而,由于火星密度太小,载人火星飞船的重量过大,现有的三种着陆方式都无法使用。为此美国正在研制新的火星着陆装置——“低密度超声速减速器”。当着陆器以大约3.5马赫的速度进入火星大气时,该装置能像夏威夷气鼓鱼一样迅速充气,以增加空气阻力,将着陆器的速度减至2马赫。此时直径33米的巨型超声速环帆降落伞打开,帮助着陆器安全着陆。