在火星上着陆非常困难,通常会失败,而且永远不会没有风险

5月22日 09:51 引自:phys.org

图片来源:IPGP /尼古拉斯·萨特(Nicolas Sarter),CC BY-SA

以神话中的火神命名的中国漫游者朱荣,于5月14日成功降落在火星上,这是中国首次成功将探测器降落在火星上。

5月19日,中国国家航天局发布了火星车在火星上拍摄的第一批图像。

在2020年火星发射后的夏季,随着2021年成为登陆器和轨道飞行器的成功之举,在火星上着陆似乎是例行公事。

然而,要了解为什么首次成功着陆是一项如此巨大的成就,我们需要回顾一下地球较小邻国着陆的复杂历史和遗产。

七分钟的恐怖

在火星着陆期间,“火星很难”已经成为一种模因。这也是非常可怕的。三件事情使​​火星着陆变得很困难-行星的引力,火星的大气层以及我们与红色星球的距离。

火星的质量不及地球,但其大气层也非常稀薄。月球几乎没有大气层,因此着陆器可以使用逆向火箭炮(火箭引擎可以向上推力)来减慢其向月球表面的下降速度。

地球的大气层比火星的大气层厚,这使得飞船可以轻柔地滑到地表。火星的大气层太稀薄,无法像地球一样轻轻地滑行,但是当一艘飞船向火星表面坠落时,其时速可达12,000英里/小时。

尝试使用后向火箭将使着陆器产生很大的湍流,以致飞船可能被撕裂。而且,任何试图降落在火星上的飞船都会受到摩擦的影响,因为它会刺穿大气层,有燃烧的危险。

火星人3号火星车降落在火星上并工作了2分钟。图片来源:NASA

最后,由于地球到火星的距离如此之大,所以地球上的科学家和工程师无法立即向飞船发送命令。取而代之的是,他们必须预先编排飞船降落在火星大气层中时将执行的一系列动作。

从进入到着陆大约需要7分钟。在这里,科学家和工程师无法控制飞船,他们必须相信一切都会顺利进行,并且飞船将安全着陆。如果不是这样,坠机事故实际上可能破坏成千上万的希望和梦想。这是一次令人筋疲力尽的经历,这就是为什么它被称为“恐怖的七分钟”。

如今,科学家们对火星任务的各个方面进行建模,模拟和跟踪,但是他们只能通过着陆在红色星球上才能学到一些东西。

从崩溃到好奇

火星的首次发射是在1962年,距太空时代开始,人造卫星Sputnik发射了五年。当时的苏联曾试图将一颗卫星发射到火星周围的轨道,但是发射火箭的问题意味着该卫星从未离开地球轨道,并最终在我们的大气层中腐烂了。

海盗1号在1976年从火星表面拍摄的第一幅全景图。图片来源:NASA

直到1971年,人造卫星才降落在火星上。苏联发射了火星2号探测器,该探测器由一个轨道器和一个下降模块组成。当轨道飞行器成功发送回数据时,下降模块未按计划工作,并坠毁在火星表面。同年,苏联的“火星3号”探测器成功地将着陆器送入了火星,而没有坠毁,但它仅工作了2分钟。火星6坠毁后着陆,而火星7则没有降落。

直到1976年,美国才向火星发送了任何东西。维京1号和维京2号都成功登陆火星,成为前两个可操作的着陆器。1980年代,苏联执行了两次火卫一任务,但均因计算机问题而失败。

1990年代对于火星登陆来说也不是特别好。俄罗斯的火星96号在发射过程中失败了。令人高兴的是,美国国家航空航天局(Nasa)的“旅居者”漫游者于1996年着陆,成为火星漫游者成功的第一个故事。不幸的是,美国的火星极地着陆器在1999年降落到地球上之前就失败了。

2000年代的起步并不好。在2003年圣诞节那天,英国的Beagle 2降落在火星上,但其中一个太阳能电池板无法打开,任务也丢失了。幸运的是,随着“精神与机遇”计划(2004年)和“凤凰城”计划(2008年)的成功登陆,他们取得了进步。

2010年代也开局良好,好奇号火星车在2012年降落。可悲的是,俄罗斯-俄罗斯着陆器Schiaparelli于2016年失踪。如今,五年后,恒心与珠容的完美落地是新十年的光明开端。

登陆火星很困难,但是科学家们一直在学习,而在他们不断取得成功的同时,他们也从失败中学习。现在,我们的计算机比以往任何时候都更好,并且失败任务的概念可以帮助科学家建立成功的明天任务。降落也许永远不会成为例行公事,但是每次我们都会学到越来越多的东西。