登陸火星的難處科普知識
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5月15日，我國“祝融”火星車(chē)在火星的烏托邦平原南端著(zhù)陸。
最新的科學(xué)探測發(fā)現，在火星烏托邦平原距離地面1到10米的淺表底層下方有大量地下水冰存在，儲水量相當于地球面積最大的淡水湖——蘇必利爾湖。火星地下有水，是否意味著(zhù)火星存在或存在過(guò)生命？這些問(wèn)題都有待我國火星車(chē)在烏托邦平原這片神奇之地做進(jìn)一步解答。
選擇烏托邦平原著(zhù)陸，或可揭開(kāi)火星生命之謎。但火星登陸兇險萬(wàn)分，探測器需要克服哪些困難？登陸火星又有哪些不同的'方式？
一、成功率只有大約50%
選定著(zhù)陸點(diǎn)后，最大的挑戰就是如何在火星著(zhù)陸。目前，世界火星探測器著(zhù)陸的成功率只有大約50%。
這是由于火星距離地球太遙遠了，地面的遙測和遙控信號很微弱。另外，由于地球與火星的通信延時(shí)達10分鐘以上，所以在火星著(zhù)陸的全過(guò)程中，一切都要靠探測器自主進(jìn)行。還有，當火星探測器運動(dòng)到火星背面時(shí)，地球上無(wú)法準確地確定其軌道參數，這就會(huì )給再入高度的選擇帶來(lái)困難。
著(zhù)陸前，必須提前給火星探測器注入數據，使它在著(zhù)陸過(guò)程中完全自主地執行上百個(gè)程序，任何一個(gè)程序都不能有誤。
進(jìn)入火星大氣層后，火星探測器防熱措施如何，降落傘、氣囊和緩沖火箭等能否按程序工作，都至關(guān)重要，必須非常精確，1秒不差。因此，火星探測器的著(zhù)陸過(guò)程的每個(gè)環(huán)節都不能有閃失。有一名美國科學(xué)家曾形容火星探測器著(zhù)陸時(shí)的心情，就好像丈夫在產(chǎn)房外等待妻子分娩一樣。
原定1999年12月3日在火星著(zhù)陸的美國“火星極區著(zhù)陸器”在即將登陸火星表面時(shí)，由于軟件錯誤導致其起減速作用的火箭發(fā)動(dòng)機過(guò)早關(guān)閉，最終撞毀。2016年10月20日，歐洲“火星生物學(xué)-2016”探測器中的“夏帕雷利”進(jìn)入、降落和著(zhù)陸演示器在著(zhù)陸前與地面失去了聯(lián)系，原因僅為一個(gè)一秒的計算失誤，提前將降落傘與防熱罩分離，導致“夏帕雷利”硬著(zhù)陸而撞毀。
二、3種著(zhù)陸火星方式
經(jīng)過(guò)大量研究和實(shí)踐的探索，目前，探測器在火星軟著(zhù)陸方式主要有3種，每種方案都各有優(yōu)缺點(diǎn)，但基本原理相同，就是依靠火星大氣對進(jìn)入艙和降落傘產(chǎn)生的阻力以及探測器上緩沖發(fā)動(dòng)機的反推，把高速飛行的火星探測器在著(zhù)陸火星表面時(shí)的速度減為零。
第一種著(zhù)陸方式是氣囊彈跳式。這種方式比較簡(jiǎn)單，成本低，但只能滿(mǎn)足重量小的火星探測器軟著(zhù)陸要求，且著(zhù)陸精度不高。美國“火星探路者”、“勇氣”號和“機遇”號火星車(chē)都采用這種著(zhù)陸方式，即降落傘+氣囊彈跳的方式著(zhù)陸。由于著(zhù)陸時(shí)是硬著(zhù)陸，所以被氣囊包裹住的探測器剛著(zhù)陸時(shí)會(huì )被彈起10層樓高，然后經(jīng)過(guò)多次彈跳，逐漸降低彈跳高度，最后在火星表面著(zhù)陸。
第二種著(zhù)陸方式是反推著(zhù)陸腿式。這種著(zhù)陸方式復雜一些，成本高，可滿(mǎn)足重量較大的探測器在火星軟著(zhù)陸要求，著(zhù)陸精度較高，與“神舟”飛船返回艙返回地球類(lèi)似。美國的海盜1號和2號、“鳳凰”號、“洞察”號以及我國的“祝融”火星車(chē)都采用這種著(zhù)陸方式，即降落傘+緩沖發(fā)動(dòng)機反推+著(zhù)陸腿方式著(zhù)陸，其中著(zhù)陸腿在著(zhù)陸時(shí)起到一定緩沖作用。
第三種著(zhù)陸方式是空中吊機式。這種著(zhù)陸方式最為復雜，成本最高，技術(shù)最先進(jìn)，可滿(mǎn)足重量更大的探測器軟著(zhù)陸要求，著(zhù)陸位置也可以更精確。美國“好奇”號和“毅力”號火星車(chē)都采用這種著(zhù)陸方式，即降落傘+緩沖發(fā)動(dòng)機反推+空中吊機方式著(zhù)陸。
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