科学大爆炸 火星，中国使者来了(2)

　　“最后一脚”稳准刹车

　　当天问一号来到距离火星表面约两公里处，以每秒约100米的速度不断接近火星表面——这个速度相当于目前我国高铁的最高运行速度。火星已近在咫尺，还需要一脚“刹车”来实施着陆。

　　减速、悬停、避障、降落，由中国航天科技集团第六研究院（以下简称“六院”）研制的7500牛变推力发动机这时登场，它像一位曼妙的舞者，翩翩而至，也让天问一号着陆巡视器轻盈落在火星表面，顺利完成了自己的使命。

　　据六院专家介绍，天问一号着陆巡视器7500牛变推力发动机，正是此前我国落月所用变推力发动机的2.0版本。之所以从1.0升级到2.0，是因为火星表面软着陆的难度升级了。

　　首先，火星实在太远了。六院专家说，月球与地球的平均距离为38万公里，而火星与地球的距离在5000万至4亿公里左右，远远超过地月距离。在地球上，最多0.13秒能实现任意两点通讯，地月之间需要2.5秒，但当天问一号需要在火星着陆时，火星与地球的距离为3亿公里，完成一次通讯需要半个多小时。

　　换言之，来自火星的信号还没传到地球，天问一号探测器可能就已经“收工”了。对于身在遥远异乡的小家伙，这一段路得自己操心，每一次推力的变化必须非常迅速、精准，发动机需要很“听话”。

　　会不会频繁猛踩刹车，是人们评判一个司机驾驶技术好坏的重要指标之一。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”的技术。

　　六院专家介绍，在天问一号降落过程中，雷达等探测设备会像眼睛一样盯着火星地面，测量巡视器距离地面高度等参数，这些参数进入制导、导航与控制系统，由这个睿智的“大脑”计算出对发动机的推力要求。发动机会按照预设的时序和实时的指令，完成变推力调节，让着陆巡视器慢下来，最后以很低的速度稳稳着陆在火星表面。

　　火星表面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，就这样被“兜起来”了。

　　不过，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%。六院专家表示，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。

　　去一趟火星不容易，天问一号能携带“乘客”的总重量是有限的。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”。

　　“火星蝴蝶”开启荒野求生

　　成功着陆后，“绕、着、巡”的串联任务终于进行到最后一步——“巡”。全球瞩目的中国第一辆火星车“祝融号”也将正式登场。

　　国家航天局探月与航天工程中心深空部部长耿言5月15日透露， “祝融号”火星车将首先进行自检和环境感知，大约再过一周时间，将驶离着陆平台，开启火星探测，将跨越数亿公里回传图像。

　　此前，中国首次火星探测任务总设计师张荣桥曾对外公布“祝融号”火星车的配置细节：火星车质量约240公斤，为6轮独立驱动，携带6台载荷，其太阳翼呈蝴蝶翼形。因此有人形象地将“祝融号”火星车比喻为“火星蝴蝶”。

　　张荣桥说，着陆器将着陆信息通过环绕器转发地面，先后完成坡道及太阳翼天线展开，火星车在第一时间将成功展开的消息传回地面。一切就绪后，祝融号火星车将自主驶离着陆器，抵达火星表面，开启新的征程。

　　火星的环境是出了名的恶劣，要想完成使命，火星车首先得存活下来。这就需要“祝融号”足够强大。中国曾数次造访月球，积累了宝贵的经验。但月球与火星最大的不同，便在于月表近乎真空，而火星有大气层，这会大大增加探索火星的难度。

　　如果只是看图片，火星的地貌似乎与地球上的沙漠戈壁无异。事实上，火星上的风速可达每秒180米，这几乎是地球上特大台风风速的三倍还多。狂风会掀起大量的沙尘、石块，形成特大沙暴，让“祝融号”的眼睛蒙尘、翅膀不再灵活。

文章来源：《腐蚀科学与防护技术》 网址: http://www.fskxyfhjszz.cn/zonghexinwen/2021/0518/761.html