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天問一號超音速開傘畫面公佈,有火字圖案!展開面積200平方米

降落傘開傘成敗往往決定火星登陸任務成敗,俄歐ExoMars-2022火星探測器就是因為降落傘設計缺陷導致錯失2020年發射視窗。

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天問一號著陸巡視器降落傘(實拍)

天問一號著陸巡視器採用由平面圓形傘改進升級的盤縫帶-鋸齒形降落傘,之所以採用此種傘型是為了應對僅相當於地球大氣密度1?火星大氣,以及超音速開傘工況。

傳統傘型如果在超低密度的火星大氣中開傘,會有劇烈擺動現象,盤縫帶降落傘的“帶”與“盤”之間的開縫可以讓氣流順暢流出,同時“帶”與“傘”的邊緣有鋸齒形修形,進一步增強開傘穩定性,並減小開傘力。

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著陸巡視器超音速開傘(實拍)

天問一號著陸巡視器採用四級減速方案,即氣動減速、降落傘減速、動力減速、著陸腿緩衝。

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進入火星大氣後著陸巡視器利用球頭雙錐體外形進行氣動減速,當速度降至2馬赫左右時在配平翼作用下進入艙攻角降至零,目的也是為了儘可能減少開傘後降落傘的擺動情況。

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配平翼展開

爾後進入艙背罩頂部的傘艙蓋彈出,此時探測器距離火星表面高度約為11公里,為了防止傘艙蓋砸到主傘,專門給傘艙蓋配了一頂展開面積僅有0。6平方米的小型降落傘,隨後主傘拉出。

天問一號是繼去年新一代載人飛船試驗船之後我國第二個超音速開傘任務。

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新一代載人飛船群傘降落測試

主傘展開面積約200平方米,由48根傘繩牽引,傘衣上有火字圖案。

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火字圖案(實拍)

天問一號主降落傘具有輕質化突出的優點,重量不到40公斤,包裝體積不到60升。此項優勢得益於我們在全球範圍內率先揭示降落傘尺寸效應機理,以嫦娥五號T1試驗器為例,降落傘與進入器重量比值做到了2。4?而NASA是4。4?日本隼鳥號則是3。2?

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天問一號降落傘彈傘筒

降落傘與進入器重量比值越低,降落傘可承載的進入器規模越大,在同等進入器規模下裝載的有效載荷更多。

此次公佈的天問一號降落傘影片只是開傘影片,並不是完整版,後續還將有更加精彩的著陸影片。

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火星降落傘地面模擬驗證試驗

天問一號是我國深空探索事業繼往開來的產物,繼承了嫦娥探月、載人航天兩大工程領域的諸多成熟技術。

降落傘減速階段進入艙大底拋離,當探測器速度降至95米/秒以下速域時進入艙背罩分離,隨後進入動力減速段,此一階段將應用微波測距測速、鐳射三維成像、光學成像多種敏感器於一體的基於機器視覺理念的助降系統,並在7500N變推力發動機以及一系列中室壓姿控發動機作用下進行粗避障與精避障,這些貨架技術曾在三戰三捷的嫦娥登月任務中發揮關鍵作用。

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微波測距測速相控陣敏感器

當然天問一號並沒有照搬嫦娥登月技術成果,而是繼承中有發展。比如微波測距測速敏感器被整合成了相控陣雷達,7500N變推力發動機由原來的低室壓轉變為中室壓,發動機重量尺寸大幅度下降,但效能卻沒有影響。

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天問一號著陸平臺7500N變推力發動機

為什麼我們可以一次實現對火星的繞落巡探測,完成這一人類前所未有的壯舉?

工欲善其事必先利其器,以火星大氣氣動減速與火星開傘兩大難題為例,為了儘可能模擬火星大氣環境,我們從兩方面著手。

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火星大氣有著更為複雜的物理化學反應

首先,在電弧風洞中實現了95?O2以上的真實火星進入熱環境復現,這是當前NASA都不具備的能力,而我們具備了目前世界上最廣的火星熱環境模擬和防熱考核試驗能力。

再就是在地球利用高空探空火箭將火星降落傘發射至海拔45公里以上高空,利用這一高度空域近似火星的大氣密度進行開傘測試。

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用於火星降落傘開傘試驗的天鷹6號探空火箭

值此天問一號成功實施火星繞落巡任務之際,航天科技一院院長王小軍在全球航天探索大會上提出了我國未來載人火星探測發展路線及任務架構。

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祝融號火星車與著陸平臺合影照定名“星火燎原”

星辰大海,我們從來不僅僅是說說,而是懷著“功成不必有我,功成必定在我”的信念,一步一個腳印實現夢想。