我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功
国家航天局局长张克俭宣布中国首次火星探测天问一号任务着落火星圆满成功。国家航天局张高翔摄
人民网北京5月15日电 （赵竹青）5月15日，“天问一号”成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。天问一号任务实现了我国首次地外行星着陆，是中国航天事业发展中又一具有重大意义的里程碑。
据航天科技集团五院“天问一号”探测器产品保证经理饶炜介绍，“天问一号”探测器自2020年7月23日成功发射，精确入轨后，已按预定飞行程序在轨飞行了约295天；自2021年2月10日成功环绕火星后，相继完成了着陆区预探测、轨道维持、自检等关键飞行控制任务，期间，能源平衡，状态稳定，各分系统工作正常。
5月15日凌晨1时许，“天问一号”探测器在停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。4时许，着陆巡视器与环绕器分离，历经约3小时飞行后，进入火星大气，经过约9分钟的减速、悬停避障和缓冲，成功软着陆于预选着陆区。两器分离约30分钟后，环绕器进行升轨，返回停泊轨道，为着陆巡视器提供中继通信。后续，“祝融号”火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检、驶离着陆平台并开展巡视探测。
“天问一号”火星探测器从火星大气层外缘通过软着陆的方式降落到火星表面，整个着陆过程步步惊心，技术十分复杂。
着陆过程大致分为以下几个步骤。先是探测器瞄准进入火星大气层的一个狭窄的进入走廊，接着气动减速，然后火星专用降落伞展开；待降落伞完成使命后，探测器抛掉大底和背罩，露出着陆平台和火星车；大推力发机动开始工作，探测器观察地面，寻找最安全的具体着陆地点；最后四条着陆腿稳稳降落在火星表面。
整个过程，短暂又复杂，地面完全没有干预的机会，完全靠“天问一号”自主决定各个动作执行的时机。
火星探测器“天问一号”着陆火星表面模拟图。国家航天局张高翔摄
高速急刹车？“超音速降落伞”显身手
要想平安稳定地降落到火星表面，首当其冲的问题就是让高速奔驰的“天问一号”减速。
但是，与月球探测任务相比，火星探测不仅要面临4亿公里的遥远距离，而且火星环境与地球环境有较大差异且不确知，不仅大气稀薄，而且我们没有火星大气模型实测手段，国内也没有经过飞行验证的数据；此外，火星大气受季节、夜昼、火星风暴等影响非常不稳定；火星表面地形复杂，遍布岩石、斜坡、沟壑等障碍物；火星尘暴较地球更为严重，这些因素给着陆火星带来了极大难题，安全着陆风险非常高。
“超音速降落伞是减速技术中难度最大的一个环节，‘天问一号’在使用降落伞时要保证在超音速、低密度、低动压下打开，而这个过程存在开伞困难、开伞不稳定等问题。”航天科技集团五院“天问一号”探测器总体主任设计师王闯表示。
他解释道，“由于火星大气非常稀薄，进入火星时要求探测器的气动外形具备高效的减速性能，同时需要更轻量化的防热材料。”
“祝融号”着陆点。国家航天局张高翔摄
经历“恐怖9分钟” 方案选择定“生死”
除了减速设计，火星进入方案的选择也至关重要，甚至可以说决定“生死”。
因为，从开始踏上进入点的那一刻起，“天问一号”就迎来了此次探火旅程中最为凶险、最为惊心动魄的“恐怖9分钟”。
据悉，目前人类火星探测任务成功率仅有五成左右，大部分失败都是折戟在“进入/下降/着陆”这一阶段。“火星探测最大的难点就是着陆，这个过程需要融合气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲等多项技术才能实施软着陆。每个环节都必须确保精准无误，差一秒都可能造成整个任务的失败。”航天科技集团五院“天问一号”探测器总设计师孙泽洲说。
“为此，早在着陆前，‘天问一号’在火星停泊轨道上就对着陆区进行了详查预探测，获取了大量的着陆区地形地貌的数据，并对火星尘暴发生的概率进行了评估；同时，火星探测器继承了嫦娥三号、四号、五号成熟的悬停、避障技术，以确保安全着陆。在上述这些措施的基础上，我们还在国际上首次采用了基于配平翼的弹道-升力式进入方案，以降低火星大气参数不确定性带来的风险，提高适应能力。”孙泽洲表示。