登陆火星：如何克服“黑色七分钟”？( 二 ) _小知识

相比而言，美国迄今为止共发射17颗火星探测器，其中成功13颗，成功率高达76% 。近年来，欧洲、印度、日本等国家和地区的组织在火星探测方面也多有动作，其中，印度于2013年11月5日先于中国发射亚洲首颗火星探测器。作为深空探测的后起之秀，面对世界航天发展的新形势，我们必须突出重点、有所作为，积极规划自主火星探测，在人类探索太阳系的征程中做出与大国地位相适应的贡献。
如何安全着陆
回顾世界各国的火星探测历史，我们发现，安全着陆在火星表面主要通过3种方式来实现：
第一种方式是气囊缓冲。 1996年12月4日发射的“火星探路者”采用气囊缓冲成功着陆至火星表面，初步验证了火星大气进入、减速和着陆缓冲全过程的可行性；2003年6月和7月分别发射的“勇气号”与“机遇号”火星车，使气囊缓冲着陆的方式得到了充分验证，成功实现了对火星表面较大范围的巡视。
第二种方式是着陆支架缓冲。 2007年8月4日发射的“凤凰号”着陆器比“机遇号”和“勇气号”更重，如果依靠降落伞和安全气囊着陆，则须使用更大的降落伞、更重的气囊，但这又会占用本该用于科学仪器的重量。因此，“凤凰号”采用了着陆支架缓冲的方式，实现了在火星北极地区的安全着陆。
第三种方式是空中吊车着陆。 2011年11月26日发射的“好奇号”火星车（又叫“火星科学实验室”）的重量将近1吨，是“勇气号”、“机遇号”火星车的5倍，长度是它们的2倍，携带了众多的先进探测设备。为实现这个“大块头”的安全着陆，“好奇号”任务团队研发了新的着陆方式——天空起重机，实现了更大质量载荷的大气进入、减速、着陆。在经过大气摩擦减速和降落伞减速后，“好奇号”的“空中吊车”开启8台反推发动机，从而进入主动减速的缓慢下降段。空中吊车和“好奇号”火星车组合体的速度降至0.75米/秒之后，空中吊车用缆绳将火星车缓慢下放。当火星车下降到距地面的某个设定高度时，缆绳被自动切断，从而实现火星车在一定距离范围内的安全着陆。
火星表面着陆方式的选择不仅与航天技术水平有关，也与着陆器或巡视器的质量和工作方式有关。一般而言，质量较轻的巡视器大多采用气囊缓冲方式着陆，包裹的气囊较小，方便火星车顺利驶出并开展科学探测；为避免减速不足导致巡视器及其载荷受损，质量较重的巡视器则不宜采用气囊缓冲，应采用着陆支架缓冲方式吸收着陆冲击，这种着陆方式在探月工程“嫦娥三号”任务研制中已有成功经验。对于更重的探测器，则需要采用反推火箭减速的空中吊车着陆方式，可以最大程度减少着陆冲击，但该技术对测控、数据传输和自动控制等技术要求较高，难度较大。

“火星生命”计划

为了让大家更容易地理解火星着陆的关键技术，我们选择刚刚完成论证工作，并启动实施的欧洲“火星生命”计划作为典型案例，详细分析火星着陆的技术难点。
欧洲“火星生命”计划（Exobiology on Mars）的全称为“火星上的太空生物学”计划，包括2016年和2018年两次发射任务。该计划预算约16亿美元，目的是探测甲烷等微量气体的生物学证据、研究火星上的生物进化或地质演变过程、搜寻火星生命信号。除此之外，该计划还要试验火星表面着陆关键技术，对火星表面环境进行勘察，为后续火星探测任务奠定基础。
“火星生命”计划最初由欧洲空间局和美国国家航空航天局（NASA）合作开展，由于经费限制，NASA于2012年退出该计划。 2013年初，俄罗斯航天局代替NASA成为该计划的合作伙伴。

登陆火星：如何克服“黑色七分钟”？( 二 )

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