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回顾好奇号踏足火星恐怖7分钟 难度系数高于10

http://www.kexue.com 2012-08-07 10:17:56 南方都市报  发表评论

 

  (来源:南方都市报 南都网)  “好奇”号从“天空起重机”中吊出,悬挂在下方,接近触地。
  切入火星大气层前飞行器调整姿态。  切入火星大气层前飞行器调整姿态。
  切入大气层后抛掉两块钨质载荷获升力。  切入大气层后抛掉两块钨质载荷获升力。
  降落伞在距火星表面约11公里时启动。  降落伞在距火星表面约11公里时启动。
  “天空起重机”8台反冲推进发动机同时启动。  “天空起重机”8台反冲推进发动机同时启动。

  美国“好奇”号火星车于6日在火星表面成功着陆。在“好奇”号登陆火星的过程中,最惊险的历程当属进入火星大气层、下降然后着陆。在短短7分钟内,“好奇”号时速由约2万公里下降至零,由于难度高、风险大,美国航天局称之为“恐怖7分钟”。

  着陆过程超级复杂

  切入:“好奇”号进入火星大气层的切入点距着陆点高度约为131公里,切入时速度约为每秒5.9公里。进入火星大气层之前,飞行器隔热罩上安装的小型发动机点火,调整飞行器姿态,将隔热罩正对前方。

  下降:切入大气层后,飞行器将通过抛掉两块钨质载荷的方式错开原有重心位置,帮助飞行器与火星大气层发生剧烈摩擦时获得升力。降落伞打开之前,隔热罩再次抛掉一组物质负荷,为降落伞顺利打开做好准备。降落伞在飞船距火星表面约11公里时启动,名为“天空起重机”的助降设备及“好奇”号降速后,逐步与隔热罩、降落伞分离,“天空起重机”上安装的8台反冲推进发动机同时启动,进入有动力的缓慢下降阶段。

  着陆:当反冲推进发动机将“天空起重机”和“好奇”号组合体的速度降至大约每秒0.75米之后,几根缆绳伸出,将“好奇”号从“天空起重机”中吊出,悬挂在下方。此时,“天空起重机”和“好奇”号组合体距火星表面已经很近。随着组合体的进一步下降,缆绳不断被拉长,“好奇”号火星车的轮子和抗震系统在触地时立刻启动,缆绳会被立即自动切断,“天空起重机”随后在距离“好奇”号一定安全距离范围内着陆。

  “难度系数高于10”

  将“好奇”号在7分钟内由时速约2万公里骤降至零并非易事。“好奇”号项目的运营由美国航天局喷气推进实验室负责,该实验室工程师亚当·斯泰尔茨纳认为,“好奇”号着陆“难度系数高于10”。

  早期火星登陆器均包裹在气囊内“砸”在火星表面。这种着陆方式对“勇气”号和“机遇”号等个头较小、重量较轻的探测器来说还行得通。不过,“好奇”号重近1吨,是“勇气”号和“机遇”号的5倍多,老方法已不适用。

  因此,科学家只能另寻他途。火星大气层比较稀薄,如果没有外力相助,单靠火星大气的摩擦阻力最多只能使“好奇”号时速由约2万公里降至约1600公里。选择可以制动降落的“天空起重机”无疑可以解决降速问题。

  对人类发射的着陆器来说,火星历来不是个好去处,事实上,人类发射的半数以上火星探测器以失败告终。尽管美国有过成功先例,但这并不能为“好奇”号着陆成功“打包票”。即便整个复杂的着陆过程已经过精心设计,火星表面的反常沙尘暴、突然的大风或其他问题都可能使着陆失败。等到2.4亿公里外的科学家接到信号时,“好奇”号要么已经着陆,要么已经功败垂成。

  最终,“好奇”号安然登陆火星,由此成为在火星表面着陆的最重探测器,其着陆精度也比其他任何探测器更高。新华社

  访谈

  清华大学机械工程学院院长尤政:

  人类宇宙探测计划迈出重要一步

  “好奇”号火星车着陆火星后,美国国家航空航天局(NASA)局长查尔斯?博尔登在博客中撰文称,这标志着NASA众多科研项目的不断进步。清华大学机械工程学院院长、宇航技术研究中心副主任尤政接受南都记者采访时表示,“好奇”号的成功登陆,标志着人类宇宙探测计划迈出了重要的一步,为将来的火星探测之路奠定了基础。

  按照NASA的预定计划,“好奇”号将展开为期两年的火星探测任务,探索火星过去或现在是否存在适宜生命存在的环境。“‘好奇’号携带了很多科学仪器,会对火星的表面进行一些成分分析,进行岩石内部样本采样,研究火星的地貌和地质特征。‘好奇’号着陆火星后,将获得许多第一手的资料,探索生命的起源以及星系的形成,这对科学来说意义重大。”尤政说。

  而英国《卫报》则评论称,“好奇”号的成功登陆对美国火星探索方向起决定性作用。为削减政府预算,NASA去年取消了庞大的航天飞机事业,也停止了原计划和欧洲太空署2016年及2018年的合作。目前NASA面临着来自各国新兴的航空发展以及商业太空飞船迅猛发展的挑战。在这种背景下,NASA把目光放在了更为精细、创新的火星探索上。

  博尔登6日在博客中称,“好奇”号的登陆是美国制定的2030年载人登陆火星计划的重要一环。博尔登透露,NASA明年还会进行其他火星探测项目。

  在前苏联、俄罗斯、欧洲以及日本所有的火星探测任务中,超过半数都以失败告终。其中一些是因为火箭发射出现故障,而另外一些则是因为飞行过程中或抵达火星时系统错误。美国此前也曾进行过火星探索,但都以失败而告终,为什么此次“好奇”号能顺利着陆?对此尤政表示,空间科学是试验科学,在以前的发射中,有的着陆器在登陆火星过程中掉到坑里,或者着陆器无法安全工作。随着科技的进步,火星探测器及着陆器的着陆能力不断得到提升,因此“好奇”号的成功着陆体现了空间科学技术的进步。

  不过,尤政同时表示,火星探测风险较大,“好奇”号能否按计划完成两年的探索任务仍然是未知数,如果它在火星上掉进坑里造成通讯中断,就会与地面失去联系。南都记者胡超平

  美航天局官员托斯滕·左恩:

  未来载人火星计划垫脚石

  美国航天局“好奇”号项目飞行主管托斯滕·左恩日前在接受专访时表示,对于全人类来说,“好奇”号登陆火星意义重大,它将帮助人类拓展登月之后登陆另一星球的能力,是未来载人火星计划的垫脚石。

  曾于去年11月在佛罗里达参与“好奇”号发射任务的左恩表示,整个团队对这次火星探测任务寄予厚望,相信“好奇”号将取得巨大科学成果。

  就“好奇”号的火星之旅,左恩认为,科学界最感兴趣的是通过“好奇”号更多了解火星的地质史。科学家们希望能找到火星表面从温暖湿润变为干燥的原因和方式,以及这一变化过程所用时间,这些将成为判断火星是否适合人类生活的重要参考。

  左恩说,借助“好奇”号,“我们将了解几百万年,甚至几十亿年前火星表面和大气成分的变化,还可以知道这个行星环境的历史变迁”。

  他说,探索火星过去或现在是否存在适宜生命存在的环境,是“好奇”号的一大目标。不过,将火星土壤等样本带回地球进行深入研究,将是未来火星探测的任务。

  左恩说,“好奇”号将为人类实现未来载人火星任务铺设道路。“目前,不少美国人表示志愿前往火星,就连我也想去,不过,科学家需要确保这是一个往返旅行,往返比单程的技术要求更高。”

  在谈到与以往火星探测任务的不同时,左恩介绍说,此次“好奇”号在火星的登陆点面积比之前小很多;另外一个重要变化是,它配备了降落成像仪,可以捕捉到整个下降过程,这也是以前任务中没有的,这“非常酷”;此外,尽管悬吊着陆并非新想法,但这是首次将这种理念应用在飞行器上。

  花絮

  新媒体让火星之旅不遥远

  “好奇”号是网络“女社交明星”

  南都讯记者胡超平“好奇”号在登陆火星数分钟后,便在社交网站推特(Twitter)上发送了微博,向公众公布了它刚刚拍摄到的火星黑白照片。

  “曾经是一小步……现在是六个轮子。现在让我们来看看在火星上的其中一个轮子。”———@MarsCuriosity

  其实,“好奇”号并不是真的在太空中发送微博。“好奇”号能够发声,是在三个女性的共同努力下完成,她们通过集体智慧来代表“好奇”号与公众交流。该团队由美国航天航空局的社交媒体经理维罗妮卡·麦格雷戈领衔。麦格雷戈说,这三位女性都将“好奇”号称为“她”。

  早在2008年,这个社交媒体团队就已经将“好奇”号带入推特。“我酷毙了,几乎就要完成,我需要一个名字。”探测器在她第一条微博上如是说。美国航天航空局在推特上发起了一项面向孩子的的征名活动。2009年春天,12岁的ClaraMa提出的名字“好奇”从超过9000条备选名字中被选中成为探测器的名字。

  “好奇”号在推特上的“粉丝”数量不断增长,目前已吸引超过55.7万全球关注者。

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