圖解“好奇”號火星車如何降落火星

國國家航空航天局報道，其研制的最新火星科學實驗室“好奇”號將于8月5日登陸火星表面，是否能成功登陸取決于高科技精密儀器和精確的計時。具體“好奇”號是如何登陸火星的，還是讓我們通過圖解來看看。

一．火星車經過數個月的宇航飛行抵達火星軌道

在此之前，“好奇”號火星車花了八個多月的時間向這顆紅色的星球前進，將于數天后降落的火星的蓋爾撞擊坑，探索撞擊坑中隆起的數千米高的山脈，尋找火星上支持生命存在的證據。

“好奇”號登陸火星通過一套非常復雜的機械程序，以下揭示整個登陸的工作流程：隨著“好奇”號火星科學實驗室抵近火星軌道，火星車此時正完全處于著陸隔熱系統(tǒng)的包裹之中，在穿過火星大氣前，“好奇”號將進入火星中部區(qū)域上方2188英里，即3522公里的位置。

二．搭載“好奇”號火星科學實驗室的著陸艙

在進入火星大氣層時，“好奇”號火星車將受到著陸隔熱系統(tǒng)的保護，著陸艙熱防護系統(tǒng)有兩個部分構成，前端隔熱罩和后蓋組成，前者將面臨飛船穿過火星大氣層時所產生的高溫。該隔熱系統(tǒng)是探測火星的航天史上使用過最大的隔熱艙，跨度達到了14.8英尺，約為4.5米。圖中顯示的是火星科學實驗室進入火星大氣時的情景。

三．著陸艙上的矢量控制發(fā)動機

火星車的著陸動作分為進入火星大氣層、減速下降以及著陸三個階段，當接觸到火星大氣時，將處于蓋爾撞擊坑上方81英里處，大約為131公里，最終火星車將按預設程序降落在撞擊坑的山脈旁邊?！昂闷妗碧柣鹦擒嚺鋫淞烁泳_的導航系統(tǒng)，在進入火星大氣層后將為火星車提供高精度的位置信息，比以往任何一個火星著陸探測器的精度都要高。根據美國國家航空航天局的官員稱，著陸系統(tǒng)上的矢量發(fā)動機將有助于火星車精確控制方向。


四．火星車隔熱系統(tǒng)將于火星大氣產生劇烈的摩擦

美國國家航空航天局“好奇”號火星科學實驗室著陸器在進入火星大氣、減速下降和著陸階段大約持續(xù)7分鐘，在此期間，著陸器的速度將從每小時1.32萬英里，約為5900米每秒減速至零。圖中顯示的是受到火星大氣摩擦的飛船前端隔熱罩。

五．“好奇”號火星車配備了有史以來最大的行星登陸降落傘

“好奇”號火星科學實驗室的研究人員為火星車著陸系統(tǒng)打造了有史以來最大的行星登陸降落傘，該降落傘由80根懸吊鋼線組成，長度超過了165英尺，約為50米，跨度為51英尺，約為16米?？稍诨鹦谴髿庵?.2馬赫的速度降落時使用，產生6.5萬磅的作用力，即2.95萬千克的反作用力。超音速降落傘連接裝置位于著陸系統(tǒng)的頂端，當前端熱屏蔽罩打開拋棄之后，火星車開啟測高雷達，確定自己的高度和速度。

六．彈射出隔熱系統(tǒng)前端防護罩后的情景

圖中顯示的火星車著陸系統(tǒng)已經將前端摩擦隔熱罩拋棄，只剩下隔熱罩的后蓋，而超音速降落傘則連接到后艙上。由于火星車的質量太大，無法使用傳統(tǒng)的安全氣囊進行軟著陸，本次采用的新型降落系統(tǒng)將使用到“天空起重機”反推火箭并通過吊索把火星車降至地面。

七．測距雷達將為火星車提供精確的高度和速度信息

在火星車將隔熱系統(tǒng)前端防護罩拋棄之后，測距雷達開始工作，通過位于火星軌道上的中繼飛船向地球傳回海拔高度和速度等信息。在最后的下降階段，將由一個被稱為“天空起重機”的反推火箭為火星車減速，圖中顯示的是在“好奇”號火星車安全抵達地面前一分鐘，處于工作狀態(tài)的“天空起重機”。

八．火星車將通過吊臂電纜降至火星表面

由于“好奇”號火星車的重量太大，無法使用安全氣囊進行著陸，所以需要通過非常規(guī)的方法完成登陸任務?？茖W家們設計了懸停在空中的吊臂將火星車緩慢降至火星表面。著陸系統(tǒng)連接到火星車的車輪上，以便于任務專家檢查這套系統(tǒng)，其設計壽命為兩年。

圖中可以清楚地看出“天空起重機”的工作原理，當火星車啟動火箭反推裝置時，通過八個矢量發(fā)動機噴口控制火星車的姿態(tài)，在“天空起重機”與火星車之間有三條尼龍索連接著，為火星車提供電源、通訊等功能連接。連接索長度達到了25英尺，約為7.5米，一旦火星車接觸火星表面，并被傳感器檢測到后將切斷連接，懸停式反推火箭將往一個方向飛走，離開火星車的安全區(qū)域。

九．“好奇”號火星車接觸火星表面時連接電纜將被切斷

圖中顯示的是“好奇”號火星車抵達火星表面時的情景，但其仍然連接著懸停在上方的“天空起重機”。

十．“天空起重機”是火星登陸任務中獨一無二的降落方式

圖中描述了當火星車接觸到火星表面時，連接電纜就會被立刻切斷，反推火箭將會飛離火星車，離開安全距離之外。該著陸方法在目前登陸火星的探測器中是獨一無二的。