经历恐怖7分钟！美国“毅力号”首次成功登陆火星

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经历恐怖7分钟！美国“毅力号”首次成功登陆火星

林志佳

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在成功着陆前，这一核动力火星车经历了“恐怖七分钟”。在预测安全着陆概率仅为40％的情况下，“毅力号”自主利用天空吊车、距离触发等新技术手段，顺利度过危险的降落过程，从而延续了美国在火星上成功着陆的记录，实现航天史上新技术跨越。

经历恐怖7分钟！美国“毅力号”首次成功登陆火星

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当地时间2月18日下午3点55分（北京时间今天凌晨4点55分）左右，美国“毅力号”核动力火星车经过6个多月的飞行，成功着陆在火星表面的杰泽罗陨石坑，正式开启探测未知之旅。整个着陆过程历时7分钟，被誉为“恐怖七分钟”（Seven Minutes of Terror）。

这是继阿联酋的“希望号”探测器和中国的“天问一号”探测器之后，今年火星“三国演义”（阿联酋、中国、美国）下最后一个抵达火星的探测器，同时，这也是本次三个国家中最先着陆在火星表面的航天器。

而且，作为美国国家航空航天局（NASA）来说，“毅力号”是其送往火星的第五辆火星车，也是迄今为止最复杂的火星车。

作为身价27亿美元的核动力火星车“毅力号”（Perseverance），其体积跟一辆小型四驱越野车差不多，重一吨，每天可以自动行驶200米距离，配备多台科学仪器和相机，以及两个麦克风和两个漫游机器人，还有一个精密致巧的传送系统用来把样本带回家。

惊心动魄的着陆七分钟

本次着陆前，“毅力号”需要经历穿越火星大气层抵达陆地的“恐怖七分钟”。过程包括进入大气层、降落伞开启、引擎驱动下降、起落架放下等步骤。由于信息传回地球需要11分钟左右的时间，所以科学家无法在这重要的危险7分钟降落过程中对其干预，而是完全依靠毅力号搭载的计算机独立完成最终的登陆，使得着陆过程难上加难。

事实上，着陆器分为两个部分：上面是一个拥有八个反推火箭的“空中吊车”，下面悬挂着毅力号火星车。

在今天的着陆7分钟过程中，携带“毅力号”的空中吊车以19.5万千米时速进入火星大气层。大气摩擦使得外壳温度最高上升到2100度。三分钟后，降落伞展开，弹出当热板。之后外壳背面分开，空中吊车下降速度随之迅速下降。

着陆前的最后几秒钟，一个火箭反推悬浮的吊车，把火星车吊挂着放在地面上。当火星车接触到地面后，空中吊车完成使命，探测车成功平稳降落到火星表面。而空中吊车切断尼龙绳和线缆，独自飞走坠毁。

值得一提的是，科研团队利用“距离触发”技术，将椭圆形预定着陆区的尺寸减小50%以上，让它降落到尽量接近目标区域的位置。并且，这一技术会让“毅力号”触发改变方向，选择更加安全的目标地点，从而释放下降飞行器的降落伞。如果探测器有可能错过目标区，就要提前开伞；如果可能无法抵达目标区，就要错后开伞。

迄今为止，所有火星探测任务中超过一半都以失败告终。此前NASA预测，本次任务安全着陆的概率仅有40％。不过，“毅力号”却成功实现着陆，这主要得益于23个摄像头等先进设备、美国航天技术的加持，以及此前2012年美国“好奇号”着陆火星的成功经验，其在火星上已经默默地、孤独地工作了大约8年。

毅力号顺利降落火星几分钟后，立即传回一张火星表面的影像到地球。这是“毅力号”在火星传回的首张着陆表面图片。

“毅力号”成功登陆火星后传回的首张表面图（来源：NASA）

接下来，“毅力号”将在火星采集样本，并在39亿年前曾有湖泊存在的火山口寻找古老生命迹象的证据，探测时间为期一个火星年（687个地球日）。本次任务的关键是，科学家希望在地球上的实验室来研究样本，以确定那颗红色星球上是否存在或曾经存在过类似地球上的生命。

事实上，2020年被称为“火星年”，因为地球和火星距离最近，发射火星探测器需要的燃料最少。这个发射窗口每26个月出现一次。考虑到地球与火星的距离以及地球和火星绕太阳公转的速度，最佳的发射时间是去年10月14日“火星冲日”之前两个月左右。阿联酋“希望号”、中国的“天问一号”和美国“毅力号”则共同开启了这一轮火星探索周期。

对于此次成功着陆，美国现任总统乔·拜登（Joe Biden）发布推文祝贺NASA完成这一历史性创举，称“今天再次证明，凭借科学的力量和美国人的聪明才智，一切皆有可能。”

中国的“天文一号”计划三个月后着陆火星

随着NASA的火星车成功着陆浮出水面，太空爱好者很快将目光转向中国的“天文一号”飞行任务。

2月5日，国家航天局（CNSA）宣布，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器已顺利传回在距离火星约220万公里处拍摄到的火星图像。这是中国的首幅火星图像，标志着中国航天史上的又一座里程碑。

此前，“天问一号”由长征五号遥四运载火箭从海南文昌航天发射场发射升空，成功送入预定轨道。截止到目前，“天问一号”已在轨飞行约200多天，距离地球约1.84亿公里，距离火星约110万公里，飞行里程已达到约4.65亿公里，探测器各系统现在都状态良好。

“天问一号”火星任务探测器模拟图（来源：人民网）

这艘重240公斤的“天问一号”探测器，承担了中国首次火星探测任务，其科学目标是实现对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等进行科学探测，进而有利于建立起对火星全面而基础的认识。中国计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆。从抵达目标轨道到登陆这段时间内，主要任务是考察评估火星大气层状况，为降落做准备。

与“毅力号“直接着陆不同，由于“天问一号”探测器既有环绕器又有着巡组合体，所以中国选择了不同的方案着陆火星，整个过程历时9分钟左右：通过完成“绕、着、巡”三步，以气动减速的方式，把探测器的速度从切入时的每小时2万公里减慢到类似于步行的速度，靠探测器自己判断和执行，距火星表面100米的时候测量安全着陆区，并将“起落架”着陆放下，在缓冲机构和气囊的保护环境中抵达火星表面。

2月10日，“天问一号”探测器顺利进入大椭圆环火轨道，实现第一步“绕”的目标，环绕火星获得成功。2月15日，“天问一号”探测器将轨道调整为经过火星两极的环火轨道。

根据国家航天局的计划，“天问一号”着陆的目的地是乌托邦平原（Utopia Planitia），这一广阔的北半球盆地很可能曾被流星撞击过，美国NASA的“海盗2号”(Viking 2)着陆器曾于1976年抵达这里。“天问一号”任务的目标之一是更好地了解该地区的水冰分布，未来火星的人类殖民者可以利用这些冰维持自身生存。

火星是太阳系内与地球环境最接近的行星，有稀薄的大气层，气压为地球的1%，局部最高温度甚至可达35摄氏度，当然平均温度还是比较低的，只有零下63摄氏度。此外，还封存有大量冷冻状态的水。因此，未来火星或将是唯一存在移民可能性的行星。另外，火星还可能存在像微生物这种低等生命的可能性。这也是世界各国热衷探索火星的重要原因。

此次任务之前，中国曾经在2011年借俄罗斯火箭之力将首颗火星探测器“萤火一号”送往火星，但因火箭芯片的设计问题，最终发射失败。不过，在那之后中国两次成功登月，尤其是2020年在月球背面软着陆成功，成为第一个完成此举的国家。

十年之间中国在航天领域大跨步前进，航天技术已经有了长足的进步。根据《人民日报》报道，中国载人航天工程办公室主任助理季启明表示，目前中国正在加紧太空站建设，计划在2022年在地球轨道上建立长期的太空站。

（本文首发钛媒体App，作者｜林志佳）

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