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4种火星登陆方案,而祝融号选择了最稳妥的那一种

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发表于 2021-5-15 04:08:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

登陆火星前的三个小时开始检查火星的天气,这就跟火箭发射前也必须要避开雷雨天气一样,着陆器必须要在没有沙尘暴的环境下举行登陆。

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虽然都说登陆火星的整个过程大概仅需要7分钟,但提前三个小时检查天气就是为了让地球上的使命导航员有时机调整火星登陆的时间,还有路线,尽最大的可能去避免出师不利的尴尬环境。

着陆器开始登陆火星的时间,它会以每小时快要2万公里的速率进入到火星稀薄的大气层中。

但由于速率太大,着陆器必须要以倾斜12度左右的角度撞击火星大气才能更加安全地降落。

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因为直接撞入火星大气的“入射”角度太陡的话,摩擦阻力太大,着陆器升温过高,火星车轻易被烧坏,可“入射”得太浅的话,着陆器也轻易像打水漂那样,会撞击到火星大气后直接又跳回太空中。

当着陆器成功进入了火星的大气之中后,着陆器会一直会挤压火星大气减速并升温,在距离到达火星表面至少还剩10公里以上,也可以说是距离安全着陆还有约莫还有3到4分钟的时间,着陆器会在超音速的环境下打开降落伞做进一步的减速,并随即也会卸掉隔热板减轻着陆器的重量。

按现有的成功案例来看,着陆器打开了降落伞,并将着陆器的速率降至大概还有20到40公里每小时之后的阶段,继承着陆的方案重要有三种:

第一种是火箭反推悬停降落

单听名字很多人就能想到,它直接就是利用火箭反推的作用力平衡火星的重力来逐步下降的。

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这是我们很多人最轻易想到的,同时也是最安全方案了,可是这种方案所需要设计的着陆器险些就跟人坐在一辆直升飞机上的一样,理论上是直升飞机的质量要大于人的质量,这样才能更稳更安全。

而着陆器就像是那架载人的直升飞机,燃料罐,还有反推火箭以及各种传感器,脚架等等都安装在它上面,所以在有限的载荷,跟有限的空间上,能供着陆器乘载的火星车的质量也就不可能太大了。

中国的天问一号是属于火星的第一次登陆,并且也因为祝融号是属于较小型的火星车,所以很理所固然的采用了这种安全系数最高的登陆方案来登陆了。

而采用这种方案的,此前成功登陆的就有苏联的火星三号,美国的维京一号,二号,还有凤凰号跟洞察号等。

第二种是气囊弹跳式降落

这种方案也很轻易理解,那就是用巨大的气囊包裹着火星车,然后砸向火星地表的一种降落方式。

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但因为再强大的气囊在高空中往下砸的话也难以包管火星车的全面,所以这种方案还是需要反推火箭来给着陆器做一个开端的减速和悬停的。

固然,为了最大程度地避免火星车会被震伤,所以安全气囊也基本不可能会在火星数百米的上空直接开释,而仅是在距离火星地表的数米处开释而已。

对这第二种的方案,你会不会以为有些可笑?仅在数米的低空开释安全气囊,那用它还有什么意义?还不如直接用第一种的火箭反推悬停降落算了?安全气囊完全就是多余的。

这种理解其实是很正常的,但我们前面说过,火箭反推悬停降落只能乘载小型的火星车,假如火星车再重一点,可能就需要采用这种方式了,并且这种方式除了可以降落中型的火星车之外,它还有一个对着陆区域地形要求低的特点。

而采用这种方案并成功着陆的就有美国的勇气号跟机遇号。

前面的两种方案,着陆的都是小型跟中型的火星车,可假如说是像美国毅力号那样,总质量超过1吨的火星车呢?

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第三种是空中吊车

美国2012年成功着陆的好奇号,还有此前的毅力号火星车都采用了第三种叫“空中吊车”的方案,而这种方案,其实有个更好听的名字叫“天鹤”。

它是三种方案中难度最大的一种,跟第一种的相反,着陆器上面的反推火箭是安置在火星车的上面,也就是说,它是将火星车吊着降落的。

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因为这种方案基本不用对陆器的质量基本要大于火星车的质量才能使得着陆更加平稳的考虑,而且也没有火箭反推悬停降落方案中的那种可放置火星车的空间范围,并且也不需要给着陆器安装脚架,所以它可以乘载质量更大,体积也更大的火星车,并且,它对地形的要求也比第一种方案的低。

可以说,这种方案险些是以后大型火星车着陆火星的必然选择。

但在将来火星登陆的常规化上,第一种方案才是唯一可以普及化,毕竟无论是在安全性上,还是在可重复操纵性上,火箭反推悬停降落都才是最优选。

第四种是穿透器(未成功过)

除了前面这三种着陆方案之外,其实人类早期还实验过一种叫“穿透器”的激进方案。

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这种方案说它激进是因为它直接忽略了着陆器需要迟钝着陆的过程,而直接像高空坠落一般地以数百公里的时速从火星上空撞击到火星的地表以实现着陆的。

这种激进方案曾被俄罗斯的火星96号,还有美国的火星极地着陆器实验过,但都失败了。

不不对败了也并不是说它完全的不靠谱,毕竟火星登陆基本都是根据着陆器所搭载的仪器,还有探测的目标来举行最优化的选择的,假如仪器能蒙受那样的冲击力,那考虑少花一些成本也是很自然的吧。


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