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火星车2020年是令人难以忘记的一年 ， 尤其是对于天文学家来说 。 这是26个月才会迎来一次的火星探测窗口期 ， 为了把握这次探测火星的难得机会 ， 世界上一共有三个国家发射了火星探测器 ， 分别是阿联酋的希望号 ， 我国的天问一号以及美国的毅力号 。
（图片说明：毅力号火星车于当地时间2020年7月30日发射升空）除了希望号之外 ， 其他两个火星探测任务都包含着一辆火星车 ， 通过地面巡视 ， 深入探索火星表面地质和大气环境 。
火星表面的巡视探测并不是一件容易的事 ， 火星车在绕火星公转时的速度可以达到每秒好几公里 ， 然后通过一系列的减速措施降低到与地表相对速度为0的状态 ， 听起来就让人感到困难重重 。
不仅如此 ， 火星和地球的距离非常遥远 ， 即使是光速从地球抵达火星车再传回来 ， 也要二十分钟左右的时间 。 因此 ， 地面技术人员不可能对火星车的着陆进行实时控制 ， 而是需要着陆器在预定的模式下全程自主完成 ， 这就更是给着陆过程增加了挑战 。
（图片说明：我国火星车在火星表面工作的假想图）对于我国来说 ， 此前从未有过火星探索经验 ， 因此需要天问一号绕火星轨道器进行差不多3个月的观测和分析 ， 才能在5月左右实施火星车着陆 。 这种第一次进行火星探索就执行地面巡视任务的计划 ， 世界上绝无第二个国家敢如此尝试 。 由此可见 ， 我国火星车的着陆 ， 用千难万险来形容一点也不为过 。
即便对于多次实现火星车探索的美国来说 ， 这一次的着陆任务也同样充满了挑战 。 直到今天 ， 全人类火星车着陆任务的成功率也不足一半 ， 这足以让NASA毅力号火星车的技术人员捏一把冷汗 。
（图片说明：毅力号进入火星大气层假想图）和我国没有火星探测经验不同 ， 美国已经掌握了大量火星气候环境的数据 ， 这对于毅力号火星车来说无疑省下了大量的时间和精力 。 因此 ， 在格林尼治标准时间2月18日20:48（北京时间2月19日4:48） ， 毅力号火星车就将执行着陆任务 。 火星生死7分钟 ， 即将上演！
火星车的着陆根据计划 ， 毅力号火星车将要在火星的耶泽洛陨石坑（Jezero crater）降落 。 这是一个直径约45公里的陨石坑 ， 被认为很有可能是火星远古湖泊的遗址 。 在这里 ， 我们可以看到类似于进水口和出水口的地形 ， 这也是暗示它身份的重要证据 。
（图片说明：耶泽洛陨石坑）根据目前科学家的研究 ， 火星在数十亿年前曾经非常宜居 ， 环境非常宜人 ， 甚至超过了当时的地球 。 那时候火星大气充足 ， 表面水资源丰沛 ， 甚至很有可能孕育了生命 。 如果那个时候的火星真的孕育了生命 ， 那么它们很有可能生存于远古湖泊中 。 因此 ， 耶泽洛陨石坑不仅可能告诉我们火星的水到底去哪了 ， 甚至可能解答火星是否曾经孕育过生命的谜题 。
当然了 ， 想要完成这样的宏伟目标 ， 就要建立在一个重要前提下 ， 那就是毅力号火星车的成功软着陆 。
火星车降落的难点 ， 归根结底就在于如何减速 。 火星的大气层比较稀薄 ， 很难通过摩擦给着陆器提供减速作用 。 因此 ， 如何从每秒钟几公里的速度减速到0 ， 几乎就要完全依靠着陆器自己的力量了 。
（图片说明：毅力号降落示意图）生死7分钟说起来 ， 毅力号火星车的减速模式和2012年NASA发射的好奇号火星车是一样的 ， 只不过在后者的基础上又进行了改进 。 具体来说 ， 它的降落过程是这样的（以下时间均为格林尼治时间）：
- 2月18日20:48 ， 毅力号火星车正式展开着陆过程 。 此时 ， 包含着毅力号火星车、机智号无人机以及用于减速的着陆器“天空起重机（Skycrane）”系统的一套保护性气动外罩（aeroshell）进入火星大气层 ， 其初始速度达到了19500公里/小时 ， 即5.4公里/秒 。 接下来的7分钟内 ， 着陆器需要从这个恐怖的速度降低到安全速度 。 在进入大气层的过程中 ， 气动外罩会因为与空气的摩擦升温到1300℃ 。 不过它具有相当好的隔热性能 ， 因此内部的设备不会受损 。分页标题#e#
（图片说明：辅助毅力号进行减速的巨大降落伞）
- 20:52 ， 在距离火星表面约11公里的位置上 ， 着陆器减速到1600公里/小时以下 ， 直径达到21.5米的降落伞打开 。 20秒后 ， 气动外罩前部的隔热罩弹出 。 两分钟后 ， 气动外罩的后半部分也将与着陆器分离 。
- 20:54 ， 由于火星大气层比较稀薄 ， 降落伞只能使着陆器减速到320公里/小时 。 此时天空起重机距离火星表面约2100米 ， 它将会用7.6米长的尼龙绳放下毅力号火星车 ， 同时给它的8个反推火箭点火 ， 将速度降低到2.7公里/小时（即7.5米/秒） 。
- 20:55 ， 火星车着陆时的瞬时速度大约是2.5公里/小时 ， 此时着陆已经不会有太多冲力了 ， 所以无需减速到0 。 在毅力号成功着陆时 ， 尼龙绳会被剪断 ， 天空起重机“事了拂衣去” ， 消失在远方 ， 为毅力号留下独自发挥的舞台 。
（图片说明：毅力号火星车着陆全程示意图）先驱成功着陆之后 ， 毅力号火星车将度过最危险的一关 。 在前30个火星日内 ， 技术人员会对毅力号进行调试 。 随后 ， 机智号无人机将会起飞 ， 展开人类史上第一次在其他星球上的无人机飞行探测 。 在这些工作都完成之后 ， 毅力号将正式展开自己的工作 。
毅力号不仅携带了相机、雷达等设备 ， 它还携带了一套钻探系统 ， 可以挖掘火星上的岩石并加以封存 ， 预计在10年之内 ， NASA会发射另一个火星探测器 ， 将这些样本带回地球 ， 实现人类历史上首次从其他行星上带回样本的壮举 。
（图片说明：毅力号火星车）毅力号的这次着陆 ， 受到全世界的关注 ， 尤其是我国和欧洲航天局及俄罗斯航天局的重视 。 后二者将在明年联合发射罗莎琳德·富兰克林号火星探测器 ， 其在着陆过程中也会利用到类似的气动外罩 。 而相比之下 ， 我国的天问一号将会在仅仅3个月后实施火星车的着陆 ， 因此更加需要从毅力号的着陆过程中获取经验 。
因此 ， 虽然不是历史上第一辆火星车 ， 但毅力号仍然是人类火星探测的先驱 。 我们希望未来世界各国的火星车都能够平稳着陆 ， 为火星探索甚至是未来人类殖民火星贡献力量 。 相信随着越来越多火星探索任务的执行 ， 人类登陆火星将不再是一个梦 。
来源：(姿势分子knowledge)
【】网址：/a/2021/0218/kd717587.html
标题：火星车|火星生死七分钟即将上演，成功或者坠毁，火星车面临生死考验
