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本文来自微信民众号:果壳(ID:Guokr42),作者:太空精酿,原文题目:《殒命七分钟!毅力号明天破晓上岸火星》,题图来自:视觉中国


天问一号发回的首张近距离火星照片 | CNSA


火星,太阳系里的那颗红色行星,最近宾客盈门。


先是2月9日,阿联酋的希望号探测器抵达火星,制动进入围绕轨道。


1天后,中国的天问一号也顺遂泊入环火轨道。虽然携带了着陆器和巡视器,但天问一号要先对火星勘探约莫3个月,然后才会择机上岸火星。


而北京时间明天破晓,美国的毅力号也将抵达火星。与希望号和天问一号差别,毅力号不会围绕火星,而是会直接下降。


于是,2021年首场上岸火星大戏,将由毅力号火星车上演。


毅力号还携带了机智号无人机,这将是直升机手艺在地球以外的首次应用  | NASA


玄色七分钟


上岸火星,绝非易事。


火星拥有大气,因此着陆器可以像在地球一样,使用空气阻力和下降伞连系的方式来减速。但火星大气十分稀薄,平均密度不足地球的1%。下降伞所能减到的最终速率依然很大,必须通过自动的动力制动减速,才气平安下降到火星外面。


凭据着陆区域高度和地貌的差别,从进入火星大气层到最后落地,着陆器上岸火星的历程总时长仅为7分钟~8分钟。


毅力号着陆的历程包罗1000多个动作,这一切需要在7分钟左右精准完成 | NASA


而此时此刻,火星距离地球跨越2亿千米,从地球到火星单程通讯时延跨越11分钟。这意味着,着陆器上岸火星的历程不可能由地球上人工控制,只能依赖着陆系统自主完成。


因此,上岸火星的历程又被形貌为“玄色七分钟”,甚至“殒命七分钟”。


毅力号将直奔火星 | NASA


在抵近火星后,火星车会最后一次与地球通讯,确保各系统正常事情。随后,提供通讯和动力的模块脱离,火星车将直奔火星大气层而去。


在此历程中,姿态控制喷气发动机将最先事情,严格控制着陆轨迹的角度与偏向。若是角度过大,突入大气层发生的热量就会跨越隔热层的极限,着陆器会销毁;若是角度过小,着陆器则像打水漂一样平常会滑入深空,错过这唯一一次上岸火星的时机。


角度调整完毕,受到珍爱的火星车在火星上空约100千米处径直突入火星大气层,速率跨越5000米/秒。


“殒命七分钟”正式最先!


被严密珍爱中的毅力号冲进火星大气  | NASA


层层减速


距离火星外面45千米高度,火星车隔热层的热量到达巅峰,温度将到达惊人的2100℃。


在内部高科技珍爱和外部隔热层的伟大牺牲下,火星车所处的温度仅为10℃左右。


在这个历程中,大气也帮着陆器实现了减速效果,将它的速率降到450米/秒左右。


毅力号打开下降伞 | NASA


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距离火星外面11千米高度,着陆器将打开伟大的下降伞,直径15米,高50米,是人类在其他行星上用过的最大下降伞。


下降伞撑开75秒后,火星车的速率终于降到了仅有90米/秒。


这已经是隔热大底和下降伞拼尽全力事情的极限,但依然快得足以让火星车摔得赴汤蹈火。


还不够慢,需要进一步减速。


三代火星车尺寸对比,毅力号的巨细与图中最右的好奇号相同  | NASA


这最后一步减速,差别的火星车可谓各显神通。


NASA的第一代旅居者号火星车,个头只有微波炉巨细,以验证手艺为主,由探路者号着陆器携带着下降到火星外面。


勇气号和时机号火星车,型跨越200千克,携带的仪器相对庞大,接纳火箭反推和气囊弹跳完成最后的减速。


而毅力号,体型跟好奇号相当,重量跨越900千克,必须动用NASA的行星着陆最高科技才有可能平安上岸火星。


这种黑科技,称为空中吊车。


空中吊车助毅力号最终减速 | NASA/JPL


空中吊车


空中吊车在2012年好奇号上岸火星时首次亮相,惊艳众人。毅力号火星车将使用同样的空中吊车手艺,完成上岸火星的最后一步减速。


在与下降伞脱离之后,安装在毅力号上方的空中吊车将启动8枚强力反冲火箭,将下降速率减至险些为0。这个历程中,火星车会被空中吊车护在中央。


靠近地面时,空中吊车低空悬停,用三根最长可达7.5米的尼龙绳将火星车悬吊下来。另外有一根“脐带”电缆与火星车相连,卖力信号和控制指令的传输。


空中吊车手艺辅助毅力号完成上岸火星的最后一步 | NASA/JPL


火星车的结构和动力系统逐渐睁开,底部传感器通过“脐带”向空中吊车讲述实时状态。一旦感应到火星车稳固触地,尼龙绳和电缆会在瞬间被切断。完成任务的空中吊车会用尽所有的能量,有多远飞多远,最终坠毁在远方。


整个历程就相当于把一辆家用小轿车从迪拜塔上扔下来后,中途启动空中吊车,悬停避障并稳稳地把小轿车安放在地,同时还不触发轿车的防盗报警系统。


难度之大,可想而知。


毅力号空中吊车手艺会举行进一步升级 | NASA


不仅如此,由于毅力号的预定着陆区域处在远古河流的三角洲区域,地形地貌庞大,它的空中吊车还集成了高度智能,能够自主规避风险区域,选择最优路径,将火星车放到最理想的地址。


若是说好奇号的空中吊车可以将它从迪拜塔平安“扔到”地面上,那毅力号的空中吊车则可以将它精准“扔到”停车位里。


毅力号火星车的预定上岸地址 | NASA/ESA/Justin Cowart


若是一切顺遂,北京时间明天破晓4点55分,毅力号将下降在火星杰泽罗陨击坑内一处显著的三角洲冲积扇四周。


数十亿年前,这里曾是一片泽国。若是火星上真的泛起过生命,这里应该最有希望能够找到远古生命的遗迹。这也正是毅力号火星车前往那颗红色星球的主要目的之一。


预祝毅力号上岸火星乐成!


本文来自微信民众号:果壳(ID:Guokr42),作者:太空精酿

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