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毅力號即將著陸,“天空起重機(jī)”如何幫助毅力號安全著陸?

 科學(xué)大妙想 2021-02-16

一切順利的話,毅力號火星車將于2021年2月18日登陸火星表面的杰澤羅撞擊坑,開展它的任務(wù),繼續(xù)探索火星的地質(zhì)與氣候環(huán)境,尋找火星過去與現(xiàn)在生命的遺跡。毅力號與好奇號一樣,都是采用核動(dòng)力,好奇號火星車重899千克,而毅力號重1025千克,毅力號在好奇號的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上研制,可以稱之為好奇號plus。

毅力號建造耗時(shí)10年,總投資24億美元,其實(shí)應(yīng)該是27億美元,還有3億美元是在毅力號著陸火星之后的花銷,NASA稱毅力號是人類有史以來最先進(jìn)的探測儀器。備受人們關(guān)注的是毅力號將攜帶一架無人機(jī)飛往火星。無人機(jī)重1.8千克,機(jī)翼翼展總長1.2米,由4個(gè)碳纖維葉片組成,采用太陽能電池板供電,轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘2400轉(zhuǎn),對于在地球上的常規(guī)直升機(jī)來說,它的機(jī)翼每分鐘轉(zhuǎn)速也只有450~500轉(zhuǎn)而已,由于無人機(jī)靠太陽能充電,所以每個(gè)火星日充電的能量只供飛行90秒,在這90秒中,無人機(jī)可以水平移動(dòng)距離約50米,可以飛4.6米高,這架無人機(jī)由美國的一名高中生命名為機(jī)智號。

不過機(jī)智號是驗(yàn)證機(jī),用來驗(yàn)證以后在火星上實(shí)施無人機(jī)探測的可行性有多少,所以機(jī)智號沒有攜帶科學(xué)儀器,但是工作用的相機(jī)是有的??梢詾橐懔μ柨辈旄浇牡匦我约耙?guī)劃前進(jìn)路線。為什么要驗(yàn)證無人機(jī)在火星上飛行呢?這是因?yàn)橛脽o人機(jī)可以到達(dá)火星車無法前往的地方,探測更多的地方,也是為未來的火星探測或者是載人登陸做準(zhǔn)備。

毅力號著陸火星的方式依然采用好奇號“反推火箭+天空起重機(jī)”的方式,這種著陸方式是當(dāng)初美國宇航局專門為好奇號火星車設(shè)計(jì)的一套復(fù)雜的著陸程序。這種著陸方式的優(yōu)點(diǎn)是可以釋放質(zhì)量體積都比較大的火星車,對著陸區(qū)域的地形要求比較低,而且還可以為火星車提供最大程度的保護(hù),同時(shí),火星車也可以攜帶更為精密的高級儀器,因?yàn)檫@種方式在著陸過程中比較溫和一些,但是這種方式也是技術(shù)難度最高的一種方式,現(xiàn)在只有美國應(yīng)用這種方式。

以好奇號為例,好奇號(著陸器包裹著好奇號火星車)在進(jìn)入火星大氣層之后,利用大降落傘以及拋掉隔熱板還有后殼,以減慢下降的速度。著陸器的上部分是一個(gè)擁有8臺強(qiáng)力反推火箭的空中吊車,在著陸器減速至一定程度時(shí),反推火箭啟動(dòng),進(jìn)入到動(dòng)力緩慢下降階段,直至速度降至每秒0.75米,然后幾根纜繩將好奇號火星車從空中吊車中吊出,懸掛在下方,在距離火星表面一定高度時(shí),纜繩會(huì)被自動(dòng)切斷。在纜繩被切斷之前,好奇號火星車的動(dòng)力系統(tǒng)以及6個(gè)巨大輪子已經(jīng)展開,好奇號腹部的傳感器也會(huì)時(shí)刻報(bào)告火星地表的情況,以選擇最佳的著陸地點(diǎn)與時(shí)機(jī)。在確保安全的情況下,切斷纜繩,之后火星車平穩(wěn)落下。

毅力號將繼續(xù)采用好奇號的這種天空起重機(jī)的著陸方式,作為人類探測火星歷史上最復(fù)雜也是最貴的一輛火星車,希望毅力號成功并帶來更多的關(guān)于火星的珍貴數(shù)據(jù)。那么,就讓我們拭目以待2月18號的著陸吧!

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