美國毅力號與中國天問一號火星著陸有何區(qū)別？

北京時間2021年2月19日，美國的第五臺火星車毅力號抵達(dá)火星，直接登陸，于4時55分成功降落在杰澤羅隕石坑。許多人此時想到的卻是我國天問一號火星探測器。它于2月10日進(jìn)入環(huán)火軌道，將圍繞火星飛行3個月左右，計劃于2021年5月至6月?lián)駲C(jī)實施火星著陸。

2臺探測器從地球飛到火星所用的時間幾乎一樣，為何在降落環(huán)節(jié)區(qū)別這么大？

全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩向科技日報記者表示，中美火星探測的任務(wù)目標(biāo)和技術(shù)方案均不相同。毅力號的任務(wù)目標(biāo)是尋找生命，而且美國通過此前的探測，對著陸點(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)繞過程中對著陸區(qū)進(jìn)行詳細(xì)勘測。

中國航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光認(rèn)為，從技術(shù)角度來講，毅力號所用著陸方案難度更大。

19日凌晨，毅力號探測器到達(dá)火星后與巡航平臺分離，以每秒5.3公里的相對速度進(jìn)入火星大氣，在距離火星表面11公里高度打開超音速降落傘。降至2公里高度時，探測器拋掉降落傘，改用“空中吊車”方式，利用發(fā)動機(jī)反推減緩降落速度。距離地面20米時，探測器下落速度降至每小時2.5公里，火星車被一根7.6米長的繩索懸吊下來。4點(diǎn)55分，毅力號火星車安全著陸，整個降落過程約為17分鐘。

楊宇光表示，這一技術(shù)方案與美國此前發(fā)射的好奇號火星車類似，有好處，也帶來許多困難和挑戰(zhàn)。

毅力號探測器總重超過4噸，相比重約5噸的天問一號要輕一些。不過，天問一號的總質(zhì)量中，有大約一半是燃料。楊宇光介紹說，天問一號在實施近火制動過程中，消耗了將近1噸燃料，將速度降低了大約每秒1公里。而毅力號是直接進(jìn)入火星大氣，利用大氣摩擦阻力進(jìn)行減速，這樣可以節(jié)省大量燃料。

因此，毅力號火星車可以設(shè)計得又大又復(fù)雜，其重達(dá)1043公斤，超過好奇號火星車成為世界最大的行星漫游車。而天問一號除去推進(jìn)劑的重量以后，環(huán)繞器大約重1.2噸，著陸器、火星車加起來重約1.3噸，其中火星車的重量約為240公斤。

要滿足直接降落方案的需求，對軌道要求極高。楊宇光說，當(dāng)毅力號飛到火星時，所在位置必須剛好在目標(biāo)落點(diǎn)的前進(jìn)方向上，才能保證它進(jìn)入火星大氣后，能按照規(guī)劃的彈道準(zhǔn)確落在杰澤羅隕石坑。這要求它在整個飛往火星過程的軌道都非常精密。

而天問一號在環(huán)繞火星過程中，則可以更從容地調(diào)整軌道，為降落做準(zhǔn)備。

龐之浩認(rèn)為，美國采用直接降落方案的一個重要前提，是他們對著陸點(diǎn)十分熟悉。他介紹說，美國為選擇此次任務(wù)的著陸點(diǎn)花費(fèi)了幾年時間，通過火星勘測軌道飛行器、奧德賽號以及馬文號火星探測器進(jìn)行了詳細(xì)的勘察。而我國是首次實施火星探測任務(wù)，對著陸區(qū)需要進(jìn)一步了解，因而需要在環(huán)繞過程中進(jìn)行詳細(xì)勘察。

此外，毅力號在降落過程中采用的“空中吊車”方式，也與天問一號計劃采用的“降落傘+反推發(fā)動機(jī)”方式不同。龐之浩表示，這是美國繼好奇號之后第二次采用“空中吊車”方式登陸火星，該技術(shù)的先進(jìn)性和復(fù)雜程度極高，但能滿足著陸質(zhì)量較大的任務(wù)需求。

楊宇光說，“空中吊車”從本質(zhì)上還是采用反推發(fā)動機(jī)技術(shù)。不過天問一號以及美國早期火星車如洞察號、鳳凰號等，反推發(fā)動機(jī)在探測器下方，“空中吊車”方式則是火星車在下方，反推發(fā)動機(jī)從上面牽引。他表示，該技術(shù)具備2個優(yōu)點(diǎn)，一是可以避免因發(fā)動機(jī)推力過大濺起火星表面的塵土，對探測器造成影響；二是將懸吊著的火星車“放”到地面，對落點(diǎn)的平整度和坡度要求不高。

但天問一號的著陸方式，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。

龐之浩介紹說，毅力號是在好奇號基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，繼承了好奇號的一些重要技術(shù)，如核動力電源、“空中吊車”等。同時它也采用了一些新技術(shù)。例如在著陸過程中使用的“距離觸發(fā)裝置”技術(shù)，能幫助它在合適的時機(jī)釋放降落傘，提高著陸精度；“地形相對導(dǎo)航”技術(shù)則是將實現(xiàn)拍攝的著陸區(qū)地圖存在電腦里，并標(biāo)出危險位置，毅力號降落時將“所見”地形與地圖對照，避開有風(fēng)險的地方。
責(zé)編AJX