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毅力號和天問(wèn)一號的區別
北京時(shí)間2021年2月19日，美國的第五臺火星車(chē)毅力號抵達火星，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)想到的卻是我國天問(wèn)一號火星探測器。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，計劃于2021年5月至6月?lián)駲C實(shí)施火星著(zhù)陸。
美國“毅力號”登陸火星，它與天問(wèn)一號區別在哪？
1、中美火星探測的任務(wù)目標和技術(shù)方案均不相同。
毅力號的任務(wù)目標是尋找生命，而且美國通過(guò)此前的探測，對著(zhù)陸點(diǎn)比較熟悉，因此他們選擇“直奔主題”。我國首次火星探測任務(wù)則是將“繞、落、巡”三步并作一步，在環(huán)繞過(guò)程中對著(zhù)陸區進(jìn)行詳細勘測。
2、毅力號所用著(zhù)陸方案難度更大。
登陸火星共有幾種方式？無(wú)論是火星著(zhù)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)團隊熟稱(chēng)EDL（進(jìn)入、下降、著(zhù)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(zhù)陸。要想實(shí)現軟著(zhù)陸，勇闖最后一關(guān)共有三種模式：
①中小型探測器——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(zhù)陸模式，讓探測器從時(shí)速160公里降至時(shí)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(chēng)為Vectran高強力聚芳酯纖維具有高強度、高彈性特點(diǎn)，強度是芳綸的兩倍，足以經(jīng)受住數次撞擊、反彈減緩、直至靜止，最終一次性放氣。這種著(zhù)陸方式很適合不足200公斤的火星車(chē)，比如勇氣號、機遇號。如果單純采用反推火箭進(jìn)行動(dòng)力減速，很難控制質(zhì)量很輕的探測器姿態(tài)，很容易傾覆，器毀車(chē)亡。
②大型探測器——著(zhù)陸支腿法
采用反推火箭減速+著(zhù)陸器支撐模式，從時(shí)速160公里降至時(shí)速10公里以下，逐步減速直至最終軟著(zhù)陸。這種著(zhù)陸方式適合于幾百公斤的著(zhù)陸器/火星車(chē)，比如海盜1/2號著(zhù)陸器、洞察號著(zhù)陸器。天問(wèn)一號著(zhù)陸器也將這種模式挑戰軟著(zhù)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(zhù)陸風(fēng)險。這種穩健方法得益于嫦娥三、四、五號成功落月的實(shí)戰經(jīng)驗。
③重型探測器——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(zhù)陸速度，一旦火星車(chē)觸地軟著(zhù)陸，立即切斷繩索，空中吊車(chē)飛離。
毅力號在降落過(guò)程中采用的“空中吊車(chē)”方式，也與天問(wèn)一號計劃采用的“降落傘+反推發(fā)動(dòng)機”方式不同。這是美國繼好奇號之后第二次采用“空中吊車(chē)”方式登陸火星，該技術(shù)的先進(jìn)性和復雜程度極高，但能滿(mǎn)足著(zhù)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)機技術(shù)。不過(guò)天問(wèn)一號以及美國早期火星車(chē)如洞察號、鳳凰號等，反推發(fā)動(dòng)機在探測器下方，“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)機推力過(guò)大濺起火星表面的塵土，對探測器造成影響；二是將懸吊著(zhù)的火星車(chē)“放”到地面，對落點(diǎn)的平整度和坡度要求不高。
但天問(wèn)一號的著(zhù)陸方式，對地面平整度要求很高。因此它將沿用我國探月工程中“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：科技日報、三體引力波
