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好奇号为你“现身说法”,一起感受登陆火星的“恐怖7分钟”

在太阳系的八大行星中,虽然火星的环境算不上好,但本着“矮个子里面选高个子”的原则,这颗红色的星球,已经算得上是人类移民外星球的首选了。在过去的几十年里,我们人类向火星发射了不少的探测器试图登陆火星,但并不是每一次都成功了的了。


根据相关介绍,在整个登陆火星的过程中,最后阶段的大约7分钟时间是最惊心动魄的,这被人们称之为“恐怖7分钟”。那么这个登陆火星时的“恐怖7分钟”是什么呢?其实只要看完好奇号的经历你就知道了。


好奇号是NASA研制的火星探测器,它于2012年8月成功登陆火星。下面我们就有请好奇号为你“现身说法”,一起感受登陆火星的“恐怖7分钟”。

要到达距离遥远的火星,携带好奇号的飞船需要以很高的速度在宇宙空间中飞行,因此,当它抵达火星时,它的速度高达每秒钟5900米(约每小时2.1万公里)。

为了达到平安着陆的目标,飞船必须使好奇号在到达火星表面时,将自己如此高的速度降为零,下面我们来看这是怎么做到的。


首先是利用火星的大气层来为自己减速,在做好调整工作后,飞船就一头扎进了火星的大气层,此时它距离火星表面大约125公里。尽管火星的大气非常稀薄(只有不到地球的百分之一),但由于飞船的速度极高,这些不多的空气还是可以有效帮助它进行减速。

火星的空气在提供阻力的同时,也会让飞船迅速升温,不过没有关系,因为它有特制的隔热罩来应付,在这个过程中,飞船就像一颗流星一样坠入火星。


在到达距离火星表面大约11公里的位置时,火星的空气已经无法再帮助飞船减速了,这里的空气相对比较稠密,于是飞船打开了自己的降落伞,此时已经历了254秒,它的速度已降低为大约每秒405米。

24秒后,好奇号距离火星表面大约8公里,在降落伞的帮助下,它的速度大大降低,此时大约为每秒125米。为了减轻自重以便进一步降低速度,飞船抛掉了自己的隔热罩,同时打开了探地雷达,实时测量自己与火星表面的距离。

86秒后,好奇号距离火星表面大约1.6公里,它的速度进一步降低为每秒80米,此时飞船会做两件事,第一件事是抛掉自己的背部整流罩(包括了降落伞),第二件事是启动自己的反冲发动机。在随后的下降过程中,反冲发动机使飞船的速度稳定地降低,直到达到每秒0.75米。


此时的飞船还有两个主要组成部分,一个是带有动力的“天空起重机”,另一个就是主角好奇号了。当探地雷达感知到已经到达合适的距离时,好奇号就被释放出来,“天空起重机”通过几根缆绳将好奇号吊在空中,并持续稳定地降低自己高度。


在与火星表面接触的那一瞬间,好奇号立即启动了自己的抗震系统,从而稳稳地降落在了火星表面。与此同时,它与“天空起重机”连接被迅速切断,然后“天空起重机”飞离了好奇号的上空,以免对好奇号造成威胁,至此这项登陆火星的任务大功告成。

需要特别指出的是,由于火星与地球距离遥远,地球上的指控中心根本不可能实时操控好奇号的着陆过程,只能事先把所有的情况都考虑进去,然后再设定好每一步的程序。

每一步都必须做到非常精确,稍有一点点误差就会前功尽弃。2016年欧洲航天局(ESA)“Schiaparelli”探测器,就是因为测地工作中出现了一秒钟的误差,就导致了整个任务宣告失败。


每一个探测器都造价昂贵,更重要的是它饱含了相关人员的大量心血,然而不管事先考虑得多么周全,设计得多么精准,都不能保证探测器能够成功地着陆。这种巨大的紧张和焦虑,不是当事人的话很难体会得到,而登陆火星时的“恐怖7分钟”的说法,也是因此而来。

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