火星 要想着陆火星,总共分几步?( 二 )


中国的神舟号飞船,美国的双子星座均使用此类方法实现再入返回
跳跃式则是在半弹道式的基础上,“升力plus”的轨道设计方法
航天器以较小的角度进入大气层,
这样可以产生足够的升力使其“一跃而出”
之后航天器再次进入或多次进出大气层,
最终达到减速的目的。
刚刚载誉归来的嫦娥五号返回舱就是一名优秀的“跳跃”选手,
最后,椭圆衰减轨道则是更加“任性”的存在,
它选择以更加小的进入角掠过大气层,
而后“绕个圈圈”再次重复上述操作,
每次将椭圆半径减小一点,
直至最后落入大气层中,
这种方式无法预先选定着陆点,
花费时间长,一般只在紧急情况下,
作为应急救援使用。
天问一号采用的是半弹道式设计,
在进入段要解决两个最重要的问题:
一是“进得去”,
二是“进得稳”,
解决“进得去”的问题,
关键一步就是进入角θ的设置,
如果进入角过大,
航天器 “一头扎进”大气层中,
会在进入过程中被烧坏;
如果进入角过小,
航天器将会“跃出”大气层,导致无法成功进入。
经过科学家和工程师们的精密计算,
一般采用进入角为十度左右设计再入轨迹,
而解决“进得稳”的问题,
就要靠航天器的攻角η设计了,
首先将航天器的质心配置在偏离纵轴的位置上,使其“不稳”,
待航天器进入大气层后,
气动力矩会逐渐改变它的姿态,
最终,运动方向、质心、压心处于一条直线,
航天器便可维持相对稳定的姿态,“抬头前进了”
这个“抬头”角度就是配平攻角。
整个航天器“自我调节”至姿态稳定的过程,
也被称为“攻角配平段”。
它是航天器“稳稳当当”进入大气层的第一步
随后航天器进入升力控制段,
自带的推进机构可以使航天器在一定程度上
HOLD住自身姿态,或者改变姿态以调整航向
确保“稳重大方”地造访火星
在升力控制段结束之后,
天问一号将伸出“小翅膀”(配平翼),
通过产生反向气动力矩,
抵消质心偏移产生的气动力矩
将进入舱“立”起来,把攻角减少到0°,
也就是“直面”速度方向,
为开伞做准备。
讲到这里,进入段的工作已经基本完成,
后续的减速段和着陆段,
我们的探测器又会经历怎样的挑战呢?
来源 中国探月工程 | 作者 石萌 周继时 戚铁磊
编辑:黄品超
流程编辑 邰绍峰

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