北京時間2021年2月19日，美國的第五台火星車毅力号抵達火星，直接登陸，于4時55分成功降落在傑澤羅隕石坑。

許多人此時想到的卻是我國天問一号火星探測器。它于2月10日進入環火軌道，将圍繞火星飛行3個月左右，計劃于2021年5月至6月擇機實施火星着陸。

2台探測器從地球飛到火星所用的時間幾乎一樣，為何在降落環節區别這麼大？

全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩向科技日報記者表示，中美火星探測的任務目标和技術方案均不相同。毅力号的任務目标是尋找生命，而且美國通過此前的探測，對着陸點比較熟悉，因此他們選擇“直奔主題”。我國首次火星探測任務則是将“繞、落、巡”三步并作一步，在環繞過程中對着陸區進行詳細勘測。

中國航天科工集團二院研究員楊宇光認為，從技術角度來講，毅力号所用着陸方案難度更大。19日淩晨，毅力号探測器到達火星後與巡航平台分離，以每秒5.3公裡的相對速度進入火星大氣，在距離火星表面11公裡高度打開超音速降落傘。降至2公裡高度時，探測器抛掉降落傘，改用“空中吊車”方式，利用發動機反推減緩降落速度。距離地面20米時，探測器下落速度降至每小時2.5公裡，火星車被一根7.6米長的繩索懸吊下來。4點55分，毅力号火星車安全着陸，整個降落過程約為17分鐘。

楊宇光表示，這一技術方案與美國此前發射的好奇号火星車類似，有好處，也帶來許多困難和挑戰。

毅力号探測器總重超過4噸，相比重約5噸的天問一号要輕一些。不過，天問一号的總質量中，有大約一半是燃料。楊宇光介紹說，天問一号在實施近火制動過程中，消耗了将近1噸燃料，将速度降低了大約每秒1公裡。而毅力号是直接進入火星大氣，利用大氣摩擦阻力進行減速，這樣可以節省大量燃料。

因此，毅力号火星車可以設計得又大又複雜，其重達1043公斤，超過好奇号火星車成為世界最大的行星漫遊車。而天問一号除去推進劑的重量以後，環繞器大約重1.2噸，着陸器、火星車加起來重約1.3噸，其中火星車的重量約為240公斤。

要滿足直接降落方案的需求，對軌道要求極高。楊宇光說，當毅力号飛到火星時，所在位置必須剛好在目标落點的前進方向上，才能保證它進入火星大氣後，能按照規劃的彈道準确落在傑澤羅隕石坑。這要求它在整個飛往火星過程的軌道都非常精密。

而天問一号在環繞火星過程中，則可以更從容地調整軌道，為降落做準備。

龐之浩認為，美國采用直接降落方案的一個重要前提，是他們對着陸點十分熟悉。他介紹說，美國為選擇此次任務的着陸點花費了幾年時間，通過火星勘測軌道飛行器、奧德賽号以及馬文号火星探測器進行了詳細的勘察。而我國是首次實施火星探測任務，對着陸區需要進一步了解，因而需要在環繞過程中進行詳細勘察。

此外，毅力号在降落過程中采用的“空中吊車”方式，也與天問一号計劃采用的“降落傘 反推發動機”方式不同。龐之浩表示，這是美國繼好奇号之後第二次采用“空中吊車”方式登陸火星，該技術的先進性和複雜程度極高，但能滿足着陸質量較大的任務需求。

楊宇光說，“空中吊車”從本質上還是采用反推發動機技術。不過天問一号以及美國早期火星車如洞察号、鳳凰号等，反推發動機在探測器下方，“空中吊車”方式則是火星車在下方，反推發動機從上面牽引。他表示，該技術具備2個優點，一是可以避免因發動機推力過大濺起火星表面的塵土，對探測器造成影響；二是将懸吊着的火星車“放”到地面，對落點的平整度和坡度要求不高。

但天問一号的着陸方式，對地面平整度要求很高。因此它将沿用我國探月工程中“嫦娥”落月所用的懸停避障技術，确保落在比較平坦的地方。

龐之浩介紹說，毅力号是在好奇号基礎上改進而成，繼承了好奇号的一些重要技術，如核動力電源、“空中吊車”等。同時它也采用了一些新技術。例如在着陸過程中使用的“距離觸發裝置”技術，能幫助它在合适的時機釋放降落傘，提高着陸精度；“地形相對導航”技術則是将實現拍攝的着陸區地圖存在電腦裡，并标出危險位置，毅力号降落時将“所見”地形與地圖對照，避開有風險的地方。

科技日報記者 付毅飛

來源：科技日報