进入火星大气到最终着陆历时9分钟，天问一号面临哪些挑战？

天问一号此次着陆火星面临哪些挑战？有何相应的技术创新？

6月12日，在国家航天局举办的新闻发布会上，我国首次火星探测任务探测器系统总设计师孙泽洲表示，着陆下降过程是此次任务风险最高的环节，从进入火星大气到最终着陆到火星表面，历时虽然只有9分钟，但过程非常复杂。

“这个环节中我们要面对不熟悉而且多变的火星大气环境，还要自主完成十几项的关键动作，而且这些动作环节也是环环相扣的。”从进入火星大气到最终着陆到火星表面，要经过四个阶段。要把相对于火星4.8公里/秒的速度减到为0。这期间两段最为关键，由于在火星减速进入过程中是利用大气减速，这两段承担了减速98%的需求，98%的减速都是利用火星大气来减速的。

但是火星大气又跟地球不同，密度不同、成分不同，而且还有一些风速的多变性。“所以说这就决定了我们这次着陆任务过程，对于火星的着陆，与地球的进入和着陆，以及月球的着陆的差异性，是面临最主要的挑战。”

对于这样的新环境，我国在技术上做了哪些准备和技术创新？孙泽洲介绍了针对于气动减速段两项有代表性的技术创新和进步。

第一是针对气动的影响，首先通过全新的气动力、热的实验方法研究，确定了针对于火星大气条件下进行气动力、热的算法和实验手段。

“为此我们还改造了一些风洞，进行二氧化碳成分影响等等实验工作。也是通过这样一个工作、算法和试验确定，最终建立起完备的整个过程中气动力、热数据库，这是一个基础。”孙泽洲表示，由这个基础设计了全新气动外型，与地球进入不同，与国外气动着陆外型也不同。

同时，针对火星大气进入，我国采用了弹道升力方案，提高对火星大气不确定性的适应能力，降低不可干预环境带来的风险。

“这样一个方案虽然可以很好适应火星大气环境不确定性，但是也面临很多难题。”孙泽洲表示，其中一个就是进入过程中，气动减速段需要一定的配平攻角，“在开伞前我们又把这个攻角调回来，利于我们开伞尾流对称性，使开伞的风险更小。”

我国在国际上首次采用配平翼的打开，利用火星大气阻力进行攻角调整。这一方案相比以往火星表面进入的方案，系统重量只有国外的10%。“这就是气动力、热方式以及我们技术方式上的创新。”

第二是降落伞。孙泽洲表示，地球返回中也有降落伞，火星大气稀薄，采用这个外型操作有不稳定性，虽然都是伞，但是开伞方式不同，针对这样一个超音速、低动压、低密度情况下，我国设计了新的伞型，开展了仿真分析方法的完善以及地面实验方案的构建。

针对地面模拟困难，国内首次利用火箭弹，在距离地面30公里左右高空开展全过程模拟。“这也是第一次使用，也遇到很多困难，但最终我们在地面做了完整的开伞验证，也为这次任务顺利进行或者成功着陆奠定了很好的技术基础。”

此外，火星表面巡视跟月球还有不同，火星表面呈现低光照，太阳光能量相对比较小。火星表面容易出现沉陷。

“针对这两点，我们在技术上怎么解决？”孙泽洲表示，首先是首次在国际上、在火星上采用太阳能集热器技术，使得对太阳能利用率达到80%，极大提高对太阳能利用效率，也为火星车在火星表面提供了很好的温度保障。

针对沉陷这样的火星特殊地貌下如何可靠行使，我国采用主动悬架系统，这个系统虽然实现起来复杂，但是针对于可能的沉陷或者车轮故障、爬坡能力，可以得到进一步提高。

“我们可以主动改变我们移动的形态，实现车体抬升、车轮抬升甚至蠕动等等形态，一旦沉陷可以实现多种移动方式实现脱困。”

孙泽洲说，这也是国际上首次在地外天体采用主动悬架移动系统，作用是更好适应我们在火星上稳健移动、可靠移动的目标。此外，我国在星际通信、自主导航、自主管理等方面的方法方案和技术上也都有创新。

原文链接：http://www.toutiao.com/a6972770231055811080