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好奇号火星车降落火星全过程蒙太奇
赵艳雄
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  一、火星车经过数个月的宇航飞行抵达火星轨道

  在正式登陆火星之前,“好奇”号花了八个多月的时间向这颗红色的星球前进,最终降落于火星的盖尔撞击坑,探索撞击坑中隆起的数千米高的山脉,寻找火星上支持生命存在的证据。

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“好奇”号登陆火星通过一套非常复杂的机械程序,以下揭示整个登陆的工作流程:随着“好奇”号火星科学实验室抵近火星轨道,火星车此时正完全处于着陆隔热系统的包裹之中,在穿过火星大气前,“好奇”号将进入火星中部区域上方2188英里,即3522公里的位置。

二、搭载“好奇”号火星科学实验室的着陆舱

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  在进入火星大气层时,“好奇”号火星车将受到着陆隔热系统的保护,着陆舱热防护系统有两个部分构成,前端隔热罩和后盖组成,前者将面临飞船穿过火星大气 层时所产生的高温。该隔热系统是探测火星的航天史上使用过最大的隔热舱,跨度达到了14.8英尺,约为4.5米。图中显示的是火星科学实验室进入火星大气 时的情景。

三、着陆舱上的矢量控制发动机

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火星车的着陆动作分为进入火星大气层、减速下降以及着陆三个阶段,当接触到火星大气时,将处于盖尔撞击坑上方81英里处,大约为131公里,最终火星车 将按预设程序降落在撞击坑的山脉旁边。“好奇”号火星车配备了更加精确的导航系统,在进入火星大气层后将为火星车提供高精度的位置信息,比以往任何一个火 星着陆探测器的精度都要高。根据美国国家航空航天局的官员称,着陆系统上的矢量发动机将有助于火星车精确控制方向。

四、火星车隔热系统将与火星大气产生剧烈的摩擦

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美国国家航空航天局“好奇”号火星科学实验室着陆器在进入火星大气、减速下降和着陆阶段大约持续7分钟,在此期间,着陆器的速度将从每小时1.32万英里,约为5900米每秒减速至零。图中显示的是受到火星大气摩擦的飞船前端隔热罩。

五、“好奇”号火星车配备了有史以来最大的行星登陆降落伞

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“好奇”号火星科学实验室的研究人员为火星车着陆系统打造了有史以来最大的行星登陆降落伞,该降落伞由80根悬吊钢线组成,长度超过了165英尺,约为 50米,跨度为51英尺,约为16米。可在火星大气中2.2马赫的速度降落时使用,产生6.5万磅的作用力,即2.95万千克的反作用力。超音速降落伞连 接装置位于着陆系统的顶端,当前端热屏蔽罩打开抛弃之后,火星车开启测高雷达,确定自己的高度和速度。

六、弹射出隔热系统前端防护罩后的情景   

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图中显示的火星车着陆系统已经将前端摩擦隔热罩抛弃,只剩下隔热罩的后盖,而超音速降落伞则连接到后舱上。由于火星车的质量太大,无法使用传统的安全气囊进行软着陆,本次采用的新型降落系统将使用到“天空起重机”反推火箭并通过吊索把火星车降至地面。

七、测距雷达将为火星车提供精确的高度和速度信息

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在火星车将隔热系统前端防护罩抛弃之后,测距雷达开始工作,通过位于火星轨道上的中继飞船向地球传回海拔高度和速度等信息。在最后的下降阶段,将由一个 被称为“天空起重机”的反推火箭为火星车减速,图中显示的是在“好奇”号火星车安全抵达地面前一分钟,处于工作状态的“天空起重机”。

  八、火星车将通过吊臂电缆降至火星表面

  由于“好奇”号火星车的重量太大,无法使用安全气囊进行着陆,所以需要通过非常规的方法完成登陆任务。科学家们设计了悬停在空中的吊臂将火星车缓慢降至火星表面。着陆系统连接到火星车的车轮上,以便于任务专家检查这套系统,其设计寿命为两年。

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  图中可以清楚地看出“天空起重机”的工作原理,当火星车启动火箭反推装置时,通过八个矢量发动机喷口控制火星车的姿态,在“天空起重机”与火星车之间有 三条尼龙索连接着,为火星车提供电源、通讯等功能连接。连接索长度达到了25英尺,约为7.5米,一旦火星车接触火星表面,并被传感器检测到后将切断连 接,悬停式反推火箭将往一个方向飞走,离开火星车的安全区域。

  九、“好奇”号火星车接触火星表面时连接电缆将被切断

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  图中显示的是“好奇”号火星车抵达火星表面时的情景,但其仍然连接着悬停在上方的“天空起重机”。

  十、“天空起重机”是火星登陆任务中独一无二的降落方式

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  图中描述了当火星车接触到火星表面时,连接电缆就会被立刻切断,反推火箭会飞离火星车,离开安全距离之外。该着陆方法在目前登陆火星的探测器中是独一无二的。(作者:高旭)

1楼 发表日期:12-08-10 17:19:41