f难！点亮火星的“黑色七分钟”
5月15日
一个激动人心的消息响彻在华北大地
天问一号着陆巡视器成功着陆于
火星乌托邦平原南部预选着陆区
中国首次火星探测任务着陆火星
取得圆满成功
天问一号登陆的难点
关键在于如何让探测器
成功“落”在火星上
为此，科学家们需在地球上
充分模拟火星环境
为天问一号探测器着陆火星进行“预演”
清华大学机械工程系
唐晓强教授率领硕博生
一起参与了这场任重道远的“预演”
今天，让我们一起聆听
这背后的攻坚故事
文章插图
唐晓强
点亮“黑色七分钟”
在跋涉了近300天的漫长旅途后
天问一号火星探测器携带的着陆器
成功登陆火星
中国成为继美国后
第二个成功软登陆火星的国家
也是首次一次性完成
对火星“绕落巡”的国家
着陆器在着陆过程中需要依次完成
气动减速、伞系减速、动力减速、悬停避障
最终实现缓冲着陆
这短短的几分钟，也常常被称为
“黑色七分钟”甚至“死亡七分钟”
而其中防热大底和背罩的分离
以及缓冲着陆是非常关键的三个环节
文章插图
着陆器着陆火星的“黑色七分钟”
为了预演火星环境下的分离与着陆过程
科学家们面临着重重技术难点
唐晓强教授课题组
历时三个月的时间
采用索驱动并联机器人
成功完成了火星着陆器防热大底
和背罩的地面分离试验和着陆试验
解决了着陆器在高速、高加速
扰动力和瞬态冲击影响下的
力传递和力施加难题
为天问一号成功登陆火星
奠定了坚实的理论及实验基础
文章插图
唐晓强为同学们讲解火星着陆器防热大底和背罩的分离试验以及着陆试验
着陆器防热大底和背罩的分离试验
经历了两个月时间
负责该项试验的正是
唐晓强指导的博士生侯森浩
这也是他博士论文的主要研究内容
该试验是我国首次采用主动式
航天器分离测试方案的核心内容
填补了国内关于航天器防热大底
和背罩分离地面模拟实验的空白
首次实现了采用电机
完成高速瞬态力的施加
丰富了我国在深空探测领域的研究成果
文章插图
防热大底和背罩的分离装置示意图
文章插图
防热大底分离实验系统
虽然火星大气仅为地球1%
但着陆器在降落过程中速度
由16马赫降至零
火星的风扰仍然会严重影响
着陆器的飞行姿态
对防热大底和背罩分离
产生不可忽略的影响
对此，团队采用索驱动并联机器人
模拟防热大底和背罩分离的
扰动力和扰动力矩的施加
最终完成了轴向力、扰动力、扰动力矩
对末端执行器位姿的影响的研究
文章插图
背罩分离实验系统
唐晓强指导的博士生孙海宁和硕士生韦金昊
负责着陆器的触地模拟试验
这是着陆器登陆火星的最后一个阶段
该试验需为着陆器提供
火星表面的重力环境
并保证在动态和瞬态冲击下
仍然实现精确的重力补偿
唐晓强课题组分别进行了
100%重力卸载和63%重力卸载
两种工况下的着陆器触地实验
卸载精度达到了95%
该试验是我国
首次实现着陆器的触地试验
完整预演了着陆器整个降落过程
文章插图
着陆器触地模拟试验现场
争分夺秒！
全力以赴攻克错综复杂试验的同时
【 f难！点亮火星的“黑色七分钟”】唐晓强团队和其他航天科技工作者
面临着更大的挑战——时间
适合火星探测的窗口期间隔非常长
往往每隔26个月才出现一次
而此次天问一号发射升空时间
便是最近的一次窗口期
若本次没能成功完成“绕落巡”三大任务
就要等到2023年下一窗口期
因此每个试验环节
唐晓强团队都面临着倒计时
一旦哪一个项目没有按时完成指标
整个计划就会功亏一篑
所有成员面临着巨大压力
文章插图
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