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2021-02-23 13:07
“毅力号”火星车失联的恐怖7分钟,到底经历了什么?

本文来自微信公众号:量子位(ID:QbitAI),作者:贾浩楠,原文标题:《美国火星车失联的7分钟,高清视频传回来了》,头图来自:NASA


黄沙漫天、烟尘滚滚,美国火星车“毅力号”传回了恐怖7分钟视频:



何谓“恐怖”7分钟?


这是火星登陆最后,也是最危险阶段,其间,航天器完全失去任何通信手段,只能靠自主控制完成着陆动作。


之前NASA的几次火星探测任务中,只获得过分辨率有限的图像或短视频。


而毅力号传回的视频,是人类首次记录下高清的火星探测器第一人称视角的着陆实况,总量高达30GB。


而NASA公布的内容,也让我们更直观的了解3个月后,“天问一号”即将经历的一切。


你是个成熟的火星车了……


成熟的火星车,要学会自己完成着陆。


从进入火星大气开始,直到完成着陆的7分钟,毅力号无法与外界通信。


而就在这7分钟“黑障”内,毅力号要通过自主控制,将速度从将近7000m/s,下降到0,而且还要稳稳当当落在火星表面。



在NASA公布的视频中,开头就是打开降落伞的画面:


(降落伞图案暗藏玄机,文末揭晓!)


紧接着,隔热护罩被弹出,在视频中,可以看到用来弹射护罩的一个弹簧已经折断,但这并没有影响整个过程:


之后,摄像机捕捉到的,就是赤红且荒凉的火星地表。


在这个过程中,登陆器不断减速,摄像机不断拍摄地表情况,并将数据传回火星车处理器,选择具体较为合适的降落点。



达到一定高速和速度后,降落伞会脱离,由“喷气背包”接替,完成我们前几天介绍过的“倒挂式”减速着陆:



最后,在离地表约70英尺的地方,反推器将火星车车本身吊出着陆器,并将其“轻放”在地面上:

‍‍


然后飞走自行坠毁:



NASA放出的视频中,配有实时解说,但是要清楚,火星距离地球很远,即使是‍光,最快也得走十分钟左右。


所以,NASA工作人员看到的也不是真正的“直播”,而是着陆已经成功十几分钟后传回的画面。


这七分钟,恐怖在哪?


毅力号一气呵成,但是,这次任务之前,NASA曾直言“恐怖7分钟”的任务成功率只有40%。


到底难在哪?


“恐怖7分钟”,从火星车脱离航天器,进入火星大气层开始算起,直到完成着陆动作,稳稳当当地停在火星地表。


(动图为NASA动画演示,非实况录像)


任何登录火星的飞行器,都必须要面对这一道难关。


相比地球而言,火星稀薄的大气构成,反倒让设备的减速和姿态控制更加难。


而在下降过程中,隔热层与大气摩擦产生的超高温表面,会形成一层等离子团。


等离子团会屏蔽掉信号,这就使得控制中心无法直接操作飞船,只能依靠自动。



这种处于“屏蔽信号”的状态被称为“黑障”状态,而飞船所经过的这个区域也被称为黑障区。


而且,火星里地球距离较远,一般数据信号传输最快也需十几分钟。


所以火星车一旦进入大气层,一切都得“靠自己”。


直到安全着陆,重新和NASA布设在火星轨道的中继卫星建立通信联系。



在这7分钟内,当防热措施、降落伞、气囊和缓冲火箭等能否按程序工作,都是着陆成功与否的关键,稍有差错任务就会失败。


之前,有很多飞船千里迢迢几亿公里来到火星,然后最后在降落时失败了。


火星也因此拥有了一个名号:探测器坟场。


这么艰难的挑战,计划在3个月后同样在火星着陆的中国火星探测器“天问一号”,现在怎么样了?


我们的“天问一号”,准备好了吗?


首先要先回答一个问题,为什么“天问一号”先到火星,登陆时间却比美国的毅力号晚三个月?


实际上,天问一号除了在火星上留下自己的脚印,还有另外一个重要任务。



那就是用三个月时间,进行火星表面地图扫描绘制,包括记录火表的大气、磁场、信风、温差等数据。


这一切都会为天问一号后续任务,和今后中国的所有火星探测任务积累重要数据。


对于美国来说,开展火星探测较早,这些路都走过一遍,所以毅力号选择直接“一头扎向”火星表面。



目前,天问一号已经于2月10号入轨,并计划于5月左右,实施火星车登陆任务。


与毅力号直接进行“空中吊车”着陆的方式不同,天问一号将采用动力下降进行着陆的方式,即火箭反推悬停降落技术。



就是说,反推火箭会一直工作,直到着陆器降落到火星表面。


相比于着陆器本身,这项技术需要的燃料罐和反推火箭体积更大,传感系统也都装在着陆器底部。


由于燃料罐和反推火箭没有办法在着陆前完成脱离,因此,需要着陆腿增大跨距,以提高着陆安全性。



同样,天问一号也将接受“恐怖7分钟”的考验。


天问一号携带的火星车,采用太阳能供电,设计寿命90天。


如果最终这辆火星车成功着陆并运行,将成为人类史上首个一次性完成“绕、落、巡”的火星探测器。


期待它在5月份的表现。


最后,来揭晓毅力号降落伞上的“玄机”。



推特网友@FrenchTech_paf指出:降落伞内部四个同心环的上的红白图案可以解读成一段二进制信息,按照10比特一组进行解读,进行一定的排序后,可以得到三个词 :


Dare Mighty Things,可以翻译成“挑战伟大”。


而在NASA工作的Paul Ramirez又补充道,降落伞最外面一圈的的图案也有说法,这是一个GPS坐标:


北纬34度11分58秒  西经118度10分31秒。


这是位于美国Pasadena的喷气推进实验室的坐标。


这就是理工科的浪漫吧~


NASA“恐怖7分钟”视频:




本文来自微信公众号:量子位(ID:QbitAI),作者:关注前沿科技

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