火星你好，天问来访！(2)

　　首先是火星环境的不确知性，增加了着陆的不确定性。火星表面有一层稀薄的大气，与月球和地球的环境截然不同。“月球没有大气，着陆过程完全靠反推发动机减速，干扰因素少；对于地球的大气环境，我们也有深入认识。但我们对火星环境的了解非常有限，也没有经过飞行验证后的数据，火星大气稀薄且受季节、夜昼、火星风暴等影响非常不稳定；火星表面地形复杂，遍布岩石、斜坡、沟壑等障碍物；火星尘暴也较地球更为严重。这些都会带来很大风险。”耿言分析。

　　其次，着陆过程较为复杂，短时间内完成多个动作，不容半分差错。中国航天科技集团五院天问一号探测器总设计师孙泽洲表示：“这个过程需要融合气动外形、降落伞、发动机、着陆缓冲等多项技术才能实施软着陆。每个环节都必须确保精准无误，差一秒都可能造成整个任务的失败。”

　　第三，距离遥远，只能靠着陆巡视器全程自主控制。“着陆时，火星和地球的距离达到3.2亿千米，无线电信号一来一往大约35分钟，地面不可能直接遥控，所有动作触发条件的测量、判断，所有动作的执行，包括最后阶段通过拍摄着陆区的图像并选择满足条件的着陆点，均是自主测量、自主判断、自主控制。”耿言表示。

　　看点③ 

　　惊心动魄的9分钟，环环相扣、步步惊心

　　面临如此艰巨的挑战，天问一号又是如何漂亮利索地完成整个过程的？

　　5月15日凌晨1时许，天问一号探测器在火星停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。随后，环绕器与着陆巡视器开始器器分离，继而环绕器升轨返回停泊轨道，着陆巡视器运行到距离火星表面125千米高度的进入点，开始进入火星大气。

　　天问一号的降落过程历时约9分钟，大致分为气动减速段、降落伞减速段和动力减速段。9分钟内，着陆巡视器要完成10多个动作，每个动作都要一气呵成，而且只有一次机会，可以说是环环相扣、步步惊心。

　　王闯告诉记者，天问一号在进入火星大气层以后首先借助火星大气，进行气动减速。“这个过程中克服了高温和姿态偏差，气动减速完成后天问一号的下降速度也减掉了90%左右。”

　　紧接着天问一号打开降落伞，进行伞系减速，主要有降落伞展开、抛大底、抛伞抛背罩几个步骤。“超音速降落伞是减速技术中难度最大的一个环节，天问一号在使用降落伞时要保证在超音速、低密度、低动压下打开，这个过程存在开伞困难、开伞不稳定等问题。”王闯介绍，“火星大气非常稀薄，要求探测器的气动外形具备高效的减速性能，同时需要更轻量化的防热材料。”

　　当速度降至100米/秒时，天问一号通过反推发动机进行减速，由大气减速阶段进入动力减速阶段。在距离火星地表100米时天问一号进入悬停阶段，完成精避障和缓速下降后，着陆巡视器在缓冲机构的保护下，抵达火星表面。

　　孙泽洲表示，火星探测器继承了嫦娥三号、四号、五号成熟的悬停、避障技术，以确保安全着陆。科研人员还在国际上首次采用了基于配平翼的弹道—升力式进入方案，以降低火星大气参数不确定性带来的风险，提高适应能力。

　　看点④ 

　　着陆区选择兼顾工程与科学目标，成果产出值得期待

　　天问一号着陆巡视器平稳着陆，着陆地点为什么要选择在火星北半球的乌托邦平原？

　　“火星上的地形地貌从分布上来看，北半球多为平原，南半球大多是山地，坑洼不平，因此国际上有着陆计划的火星探测任务，大多数选择着陆在北半球。”耿言介绍，基于工程实现“安全着陆与巡视”的要求，科研人员识别了高度、坡度、岩石、风速、尘土、能源等约束要素，在要求的北纬5度—30度区间内，选了两个区域。“首先是希望海拔高度低一点，这样着陆过程长一点，探测器更从容一些。其次是希望地势平缓，石块分布尽可能少一点，风速也尽可能小一点，要尽量避开沙尘暴。另外，要选择白天降落，保证着陆后太阳能帆板打开，顺利获取能源保障。”