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解码“天问一号”的“最后一脚”稳准刹车

网络整理 2021-05-15 18:46


  中新网西安5月15日电(记者 张一辰)“10个月的时间,我们的心一直与‘天问一号’一起在深空飞翔,如今火星软着陆成功实现,充分验证了我院研制的78台发动机的性能,这为我们完成后续任务增添了信心。”中国航天科技集团六院(以下简称:航天六院)院长王万军表示。

  北京时间5月15日,天问一号着陆巡视器稳稳地降落在预选着陆区——火星北半球的乌托邦平原,中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。

  据了解,天问一号探测器成功着陆火星需要在短短9分钟时间内将两万多公里时速降为零,其间需要经历气动减速、降落伞减速、动力减速、着陆缓冲等多个环节,每个环节都不容有失。经过一系列减速措施,“天问一号”来到距离火星表面约2公里处,以约100m/s的速度不断接近火星表面。该速度相当于目前中国高铁的最高运行时速。由航天六院研制的7500N变推力发动机就是最后动力减速环节的主要工具。

效果图。 中国航天科技集团六院供图

  在日常驾驶过程中,是否频繁猛踩刹车,是衡量一名司机水平高低的重要指标之一。同样,为了减少降落过程中对着陆巡视器的冲击,将“乘客”平稳送达,发动机采用了“长距离轻刹车”的技巧,其会按照预设的时序和实时的指令完成变推力调节,令着陆巡视器慢下来,最后以很低的速度平稳降落于火星表面。

  中国首次火星探测任务天问一号探测器2020年7月23日成功踏上奔火之旅。2021年2月10日,天问一号探测器进入环火轨道,开展科学探测工作,获取了大量科学数据。此后,探测器在火星停泊轨道上运行约3个月,对预选着陆区乌托邦平原的地形地貌、沙尘天气等进行详查,为择机着陆火星做好准备。

  火星表面软着陆的另一个难点在于,月球表面近似真空,而火星表面有一层稀薄的大气。在降落过程中,着陆器与火星表面的大气会剧烈摩擦,为了防止被“烧糊”,着陆器上增加了一个防热大底,原本可以“伸出去”的发动机被“兜起来”了。有限的舱体空间限制着发动机的尺寸,天问一号探测器变推力发动机的高度比嫦娥三号探测器变推力发动机要缩小超60%,推力等主要性能指标却保持不变,“小个子”要爆发出“大能量”,这意味着发动机必须更结实。

  “天问一号”的落火之旅能携带“乘客”的总重量却是有限的。科研人员从发动机的原理入手,按照任务的需求和特点,对系统参数和总装布局进行了优化,既保证了功能,又增加了一些新技术,应用了一些新材料,发动机没有“长肉”“增肌”,重量还减少了2/3,为其他“乘客”让了让“座”,进一步发扬了变推力发动机高性能、长寿命、高可靠的特点,一举解决了上述问题。(完)