我國首次火星探測任務着陸火星取得圓滿成功
國家航天局局長張克儉宣佈中國首次火星探測天問一號任務着落火星圓滿成功。國家航天局張高翔攝
人民網北京5月15日電 （趙竹青）5月15日，“天問一號”成功着陸於火星烏托邦平原南部預選着陸區，我國首次火星探測任務着陸火星取得圓滿成功。天問一號任務實現了我國首次地外行星着陸，是中國航天事業發展中又一具有重大意義的里程碑。
據航天科技集團五院“天問一號”探測器產品保證經理饒煒介紹，“天問一號”探測器自2020年7月23日成功發射，精確入軌後，已按預定飛行程序在軌飛行了約295天；自2021年2月10日成功環繞火星後，相繼完成了着陸區預探測、軌道維持、自檢等關鍵飛行控制任務，期間，能源平衡，狀態穩定，各分系統工作正常。
5月15日凌晨1時許，“天問一號”探測器在停泊軌道實施降軌，機動至火星進入軌道。4時許，着陸巡視器與環繞器分離，歷經約3小時飛行後，進入火星大氣，經過約9分鐘的減速、懸停避障和緩衝，成功軟着陸於預選着陸區。兩器分離約30分鐘後，環繞器進行升軌，返回停泊軌道，爲着陸巡視器提供中繼通信。後續，“祝融號”火星車將依次開展對着陸點全局成像、自檢、駛離着陸平臺並開展巡視探測。
“天問一號”火星探測器從火星大氣層外緣通過軟着陸的方式降落到火星表面，整個着陸過程步步驚心，技術十分複雜。
着陸過程大致分爲以下幾個步驟。先是探測器瞄準進入火星大氣層的一個狹窄的進入走廊，接着氣動減速，然後火星專用降落傘展開；待降落傘完成使命後，探測器拋掉大底和背罩，露出着陸平臺和火星車；大推力發機動開始工作，探測器觀察地面，尋找最安全的具體着陸地點；最後四條着陸腿穩穩降落在火星表面。
整個過程，短暫又複雜，地面完全沒有干預的機會，完全靠“天問一號”自主決定各個動作執行的時機。
火星探測器“天問一號”着陸火星表面模擬圖。國家航天局張高翔攝
高速急剎車？“超音速降落傘”顯身手
要想平安穩定地降落到火星表面，首當其衝的問題就是讓高速奔馳的“天問一號”減速。
但是，與月球探測任務相比，火星探測不僅要面臨4億公里的遙遠距離，而且火星環境與地球環境有較大差異且不確知，不僅大氣稀薄，而且我們沒有火星大氣模型實測手段，國內也沒有經過飛行驗證的數據；此外，火星大氣受季節、夜晝、火星風暴等影響非常不穩定；火星表面地形複雜，遍佈岩石、斜坡、溝壑等障礙物；火星塵暴較地球更爲嚴重，這些因素給着陸火星帶來了極大難題，安全着陸風險非常高。
“超音速降落傘是減速技術中難度最大的一個環節，‘天問一號’在使用降落傘時要保證在超音速、低密度、低動壓下打開，而這個過程存在開傘困難、開傘不穩定等問題。”航天科技集團五院“天問一號”探測器總體主任設計師王闖表示。
他解釋道，“由於火星大氣非常稀薄，進入火星時要求探測器的氣動外形具備高效的減速性能，同時需要更輕量化的防熱材料。”
“祝融號”着陸點。國家航天局張高翔攝
經歷“恐怖9分鐘” 方案選擇定“生死”
除了減速設計，火星進入方案的選擇也至關重要，甚至可以說決定“生死”。
因爲，從開始踏上進入點的那一刻起，“天問一號”就迎來了此次探火旅程中最爲兇險、最爲驚心動魄的“恐怖9分鐘”。
據悉，目前人類火星探測任務成功率僅有五成左右，大部分失敗都是折戟在“進入/下降/着陸”這一階段。“火星探測最大的難點就是着陸，這個過程需要融合氣動外形、降落傘、發動機、多級減速和着陸反衝等多項技術才能實施軟着陸。每個環節都必須確保精準無誤，差一秒都可能造成整個任務的失敗。”航天科技集團五院“天問一號”探測器總設計師孫澤洲說。
“爲此，早在着陸前，‘天問一號’在火星停泊軌道上就對着陸區進行了詳查預探測，獲取了大量的着陸區地形地貌的數據，並對火星塵暴發生的概率進行了評估；同時，火星探測器繼承了嫦娥三號、四號、五號成熟的懸停、避障技術，以確保安全着陸。在上述這些措施的基礎上，我們還在國際上首次採用了基於配平翼的彈道-升力式進入方案，以降低火星大氣參數不確定性帶來的風險，提高適應能力。”孫澤洲表示。