與月球探測任務(wù)相比，火星探測不僅要面臨最遠4億公里的遙遠距離，而且火星環(huán)境與地球環(huán)境有較大差異。火星大氣稀薄，受季節(jié)、晝夜、風暴等影響非常不穩(wěn)定；火星表面地形復(fù)雜，遍布巖石、斜坡、溝壑等障礙物；火星塵暴較地球更為嚴重，而我們沒有火星大氣模擬實測手段，也沒有經(jīng)過飛行驗證后的數(shù)據(jù)……這些因素給天問一號著陸火星帶來了極大難題，安全著陸風險非常高。

“未知9分鐘”

　　要想平穩(wěn)地降落到火星表面，就要讓高速奔馳的天問一號慢下來?！俺羲俳德鋫闶菧p速技術(shù)中難度最大的一個環(huán)節(jié)，天問一號在使用降落傘時要保證在超音速、低密度、低動壓下打開，而這個過程存在開傘困難且不穩(wěn)定等問題。”航天科技集團五院天問一號探測器總體主任設(shè)計師王闖說。

　　據(jù)王闖介紹，進入火星大氣層以后，天問一號首先借助火星大氣進行氣動減速，將下降速度減掉90%左右，這個過程需要克服高溫和姿態(tài)偏差。緊接著，天問一號打開降落傘進行傘系減速，當速度降至每秒100米時，通過反推發(fā)動機由大氣減速階段進入動力減速階段。距離火星地表100米時，天問一號進入懸停階段，完成精準避障和緩速下降后，著陸巡視器在緩沖機構(gòu)的保護下抵達火星表面。

　　整個著陸過程，天問一號需要在9分鐘內(nèi)將約2萬千米/小時的速度降至0米/小時。雖然此前我國已有月表著陸經(jīng)驗，但此次天問一號火星軟著陸任務(wù)顯然更加艱難：一方面，火星表面大氣的密度是地球大氣的1%左右，比月球表面環(huán)境更復(fù)雜；另一方面，火星距離地球更遙遠，通信時延達到20分鐘左右，相距遙遠的地表來不及做任何處置，只能靠天問一號自主完成，經(jīng)歷“未知9分鐘”。

　　目前，人類火星探測任務(wù)成功率僅有5成左右，大部分失敗都折戟在“進入/下降/著陸（簡稱EDL）”這一階段。“火星探測最大的難點就是EDL，這個過程需要融合氣動外形、降落傘、發(fā)動機、多級減速和著陸反沖等多項技術(shù)才能實施軟著陸，每個環(huán)節(jié)都必須確保精準無誤，差一秒都可能造成整個任務(wù)的失敗?！焙教炜萍技瘓F五院天問一號探測器總設(shè)計師孫澤洲強調(diào)。

銀色“沖鋒衣”

　　天問一號能夠翻越“萬水千山”成功著陸火星，有件“法寶”不得不提，就是身上那件由航天科技集團五院529廠歷時兩年精心研制而成的銀色“沖鋒衣”。

　　天問一號在向火星靠近的飛行軌道里要經(jīng)歷多次溫度循環(huán)變化，其中，最高溫達100攝氏度，最低溫可達零下120攝氏度，這樣一個溫差200多攝氏度的環(huán)境對天問一號內(nèi)部設(shè)備正常工作的影響極大。此外，空間的高真空特性使得天問一號在面對太陽的持續(xù)輻照下無法像飛機那樣通過熱對流或熱傳導(dǎo)傳遞熱量，因此其向陽表面的溫度會持續(xù)升高，造成與背陽面的巨大溫差?！斑@種工況導(dǎo)致著陸巡視器內(nèi)部溫度嚴重不平衡，使得天問一號內(nèi)部的‘五臟六腑’有的處于寒冷環(huán)境，有的處于高溫環(huán)境，更不要說外部空間里持續(xù)不斷的高能紫外線與電離輻射對其外表的損耗損傷了?！焙教炜萍技瘓F五院529廠的研制人員指出。

　　因此，給天問一號穿件特制的“沖鋒衣”就顯得尤為必要。研制人員介紹，這款“沖鋒衣”學(xué)名為“低吸收—低發(fā)射熱控涂層”，是一種涂飾在航天器外表面的熱控制材料，擁有對太陽光譜輻照的反射能力以及自身的紅外輻射特性，能夠有效減少空間環(huán)境對航天器內(nèi)部造成的溫度影響?！芭c其他熱控涂層一樣，‘沖鋒衣’通過極低的太陽吸收比，可以長期有效地反射太陽輻照而來的絕大部分能量，有效解決天問一號內(nèi)部冰火兩重天的問題。不同的是，‘沖鋒衣’不僅低吸收而且低發(fā)射。我們通過降低熱控涂層的紅外發(fā)射率減少真空環(huán)境下艙內(nèi)向外界的輻射漏熱，保證著陸巡視器內(nèi)部設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的溫度，讓天問一號的旅程更加安全與舒適。”

“紅色星球”荒野求生

　　如果只是看圖片，火星的地貌似乎與地球上的沙漠戈壁并無異。事實上，火星上的風速可達每秒180米—這幾乎是地球上特大臺風風速的3倍還多。如野獸般兇猛的烈風會掀起大量沙塵甚至石塊，讓祝融號火星車的“眼睛”蒙塵，“翅膀”也不再靈活。此外，火星表面密布著石塊等障礙物，因此火星車在行駛時必須小心翼翼，以免被障礙物卡住造成操作上的遲滯。

　　為了讓火星車能夠在惡劣的環(huán)境中“活”下來并順利完成使命，科研人員專門研發(fā)出一種不易沾上灰塵的新型材料，即使沾上也可以通過振動將其抖落?！拔覀冞€在實驗室中特意擺放了一臺一模一樣的火星車，當祝融號在火星上遇到復(fù)雜路況時，實驗室中的這臺火星車先進行模擬行駛，確認無誤后再向火星發(fā)出指令?！焙教炜萍技瘓F五院天問一號探測器副總設(shè)計師賈陽說。

　　按照預(yù)訂計劃，90個火星日后，祝融號將結(jié)束巡視探測工作，環(huán)繞器也將進行軌道調(diào)整，開展環(huán)繞科學(xué)探測。

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