地球|自立自强，航天专家揭秘中国探火科技创新

1182米！中国航天科技集团第五研究院“天问一号”火星探测器总设计师孙泽洲昨天告诉采访人员，这是迄今为止“祝融号”累计的巡视里程数。
“祝融号”是我国着陆火面的第一辆火星车，目前已圆满完成规定的90个火星日的巡视探测任务，这宣告我国首次探火就创下“绕、着、巡”三项任务一次完成的世界纪录。
迄今为止，火星上着陆的10个探测器中9个是美国人研制的。而早在10年前，美国国会就出台了禁止与中国进行航天合作的立法。“沃尔夫条款”推出后，美方更是以法律法规的形式对中美航天合作严加限制。
这就不难理解中国探火每一步的成功都来之不易。肩负重任的我国航天科学家是如何坚持科技自立自强，战胜漫漫星途上各种挑战的呢？日前，采访人员就此采访了孙泽洲总设计师和他领导的研发团队。
特约撰稿母国新本报采访人员郑蔚
“恐怖9分钟” ，以25马赫高速进入火星大气层
“天问一号”火星探测器于2020年7月23日发射升空，在它长达4.74亿公里的探火实际飞行过程中，您什么时候最紧张？航天五院探火团队几乎所有专家的答案都是一样的：最紧张的是今年5月15日早晨七八点钟它冲进火星大气层着陆的那一刻，又叫“恐怖9分钟” 。
其实，从5月13日起，孙泽洲他们就有四五十个小时没有好好睡过觉，心弦绷得太紧了。最累的时候，抽空眯一会儿，不用同事叫，猛地一个激灵就自己醒了。
自探火项目2016年立项以来，整整5年多的时间，他们盼的不就是把“祝融号”驶上火面这一刻吗？
进入舱总体主任设计师董捷告诉采访人员， “天问一号”环绕器和着陆巡视器先执行降低近火点高度的变轨，约3小时后完成两器分离，着陆器经巡航飞行后以25马赫的高速进入火星大气层。这一4.8公里/秒的速度虽然低于神舟飞船返回舱再入大气层的速度，且火星大气层的密度也只有地球大气层密度的1% ，但它依然会产生高达1000℃的高温。为此采用了能有效保护进入舱特殊需求的抗烧蚀材料。
为了确保进入舱着陆万无一失，当天飞控团队还提前1小时实施下降控制方案，将其从进入火星大气层前5小时提前为6小时，提前确认地面站发令的可靠性、器上的设备状态等等，为万一出现意外情况增加了应对决策的时间裕度。
为什么我们已经有了成熟的月面着陆的经验，对在火面着陆还如此审慎？
两者差别很大。首先，月球没有大气，因此落月过程为发动机反喷和缓冲装置着陆这2个阶段：先通过着陆器提供的主动动力，将着陆器的速度从1.7公里/秒降到1-2米/秒，然后依靠着陆器本身的缓冲装置完成在月面着陆。
而火星有一个稀薄的大气层包裹，虽然密度只有地球的1% ，但也必须加以利用。所以着陆火星是4个阶段：第一阶段是气动减速，利用进入舱的气动外形进行减速。我们进入舱大底的直径为3.4米，是人类有史以来第二大的火星进入舱。该阶段持续时间约为279秒，要降低91.8%的降落速度，将速度从原来的4.8公里/秒，降到396米/秒；第二阶段，使用降落伞减速，这是我国首次在地外天体应用降落伞减速技术。它将着陆速度降低到61米/秒，在伞降的168秒时间段中还要抛大底，既为进入舱减重，也为进入舱内的微波雷达等着陆避障设备打开“视野” ，然后背罩分离；第三阶段，使用进入舱的主发动机减速，期间悬停避障，将速度降到1.5米/秒；最后阶段是依靠进入舱着陆缓冲装置缓冲减速。这4个阶段环环相扣，一个阶段完成，立即切换进入下一个阶段，因此对每个设备的可靠性和整个系统的可靠性要求极高，只要有一个环节出现故障，就会影响下面一系列动作无法完成。