美“勇气号”登陆火星表面过程大揭秘

第一步:通信准备开始

  北京时间10:45,负责火星探测计划的科研小组开始准备同太空船进行进入、降落以及着陆时的通信。“勇气号”巡游舱将会由使用的天线讲会由中频转换为低频,这样虽然会降低数据的传输速率,但是只有这样才能确保太空船重定向后通信仍能正常进行

第二步:太空船旋转

  北京时间11点后不久,运载“勇气号”的太空船将开始旋转,将隔热屏转向最终的目的地方向。

第三步:音频信号传输开始

  北京时间12:15左右,“勇气号”开始向地球传回标志着太空船状态的音频信号,位于太空船后壳的低频天线开始传输单频信号。这些音频信号用于在巡游舱脱离后继续保持“勇气号”同地球的通信。音频信号共有100多种,用于表征各种不同的信息,例如巡游舱是否脱离、减速伞是否打开以及下降的速度是否在正常范围之内等。

第四步:巡游舱脱离

  音频信号传输开始的同时,巡游舱也开始脱离。这是“勇气号”开始登陆火星表面的第一步,太空船的各个组件在共同经历3亿多公里的航程后终于开始分离。

  接下来将是“勇气号”所要经历的最危险的时期,在6分钟内,“勇气号”需要将速度由12000公里每小时降为0。

第五步:“勇气号”进入火星大气层

  “勇气号”要着陆火星表面必须要经过火星的大气层,在这个过程中,“勇气号”的速度大约为12000公里每小时。由于同大气的摩擦作用,“勇气号”隔热屏的温度将达到太阳表面的温度,大约为1447摄氏度。不过由于隔热屏的保护,“勇气号”内部将保持在正常的室温,而同时隔热屏还将从空气动力学的角度上起到减速的作用。

第六步:减速伞展开

  大约四分钟后,太空船的速度降到大约1000公里每小时,距离火星表面的高度仅为30000英尺。此时,太空船的超声波减速伞自动展开。减速伞曾经用于“海盗号”和“探险者号”的飞行任务中,这次使用的减速伞有在“探险者号”上使用的减速伞的两倍大,是用双层超轻耐久材料(聚酯材料和尼龙)制成的。

第七步:隔热屏脱离

  减速伞展开20秒钟后,隔热屏的任务已经完成,它会自动从登陆器上脱离。

第八步:登陆器脱离

  隔热屏脱离10秒钟后,登陆器从后壳中脱离,但仍通过系绳保持连接,此时距离火星表面大约20000英尺。系绳大约有20米长,是由纤维材料制成,之所以要使用系绳而不是直接完全将登陆器脱离是为了给安全气囊的膨胀提供空间并提高稳定性。

第九步:登陆器雷达系统开始工作

  北京时间12:34左右,此时登陆器距离火星表面只有8000公尺,登陆器上的雷达系统开始工作。雷达系统用于测量登陆器的海拔和降落速度,从而确定何时发射减速火箭以将登陆器的速度降到0。

第九步:登陆器雷达系统开始工作

  北京时间12:34左右,此时登陆器距离火星表面只有8000公尺,登陆器上的雷达系统开始工作。雷达系统用于测量登陆器的海拔和降落速度,从而确定何时发射减速火箭以将登陆器的速度降到0。

第十一步:登陆器开始向“火星环球测量者号”传输数据

  一旦登陆器从后壳脱离,登陆器上的超高频天线就开始向刚好经过它上空的“火星环球测量者号”探测飞船发射信号,而“火星环球测量者号”能够立即将接收到的信号转发到地球从而科学家们能够确定登陆器目前的状态。如果一切顺利,“火星环球测量者号”能够在8:42分将信息传送到地球,此时距离登陆器着陆已经过去7分钟。虽然整个的通信过程已经在地球经过了无数次的演练,但并不能保证一定会成功。

第十二步:安全气囊展开

  安全气囊是为了保障登陆器在着陆时不会因撞击而产生损伤,这主要考虑到登陆器着陆时很可能落在岩石上。这次火星探测计划所使用的安全气囊和1997年“火星探测者号”所使用的气囊完全一样。

第十三步:发射减速火箭

  此时登陆器距离火星表面只有不到足球场的长度那么高。三枚减速火箭发射后,登陆器在距离火星表面40英尺左右的高度垂直速度降到0。

第十四步:切断系绳,第一次撞击发生

  在着陆前3秒钟,系绳自动切断。登陆器将以自由落体的形式登陆火星表面,“勇气号”和登陆器的重量大约为544公斤(1200磅)。

第十五步:登陆器在火星表面翻滚直至停止

  登陆器在安全气囊的保护下登陆火星表面后由于撞击的作用,可能会像皮球一样反弹四到五次,高度可能会达到一千米。大约在北京时间12:45左右,登陆器会完全静止下来。

第十六步:登陆器尝试同地球联系

  在登陆器完全静止后四分钟,“勇气号”开始通过低频天线同地球联系。如果着陆姿态正常,着陆器顶部的天线会向地球发送信号,发送时间大约为150秒;而如果着陆时姿态不正常,着陆器会使用底部的天线发送信号,时间同样是150秒。

第十七步:“勇气号”展开

  登陆成功后,“勇气号”将会花费80分钟或者更长的时间用于展开,具体花费的时间取决于它着陆时的姿态。着陆器将收回安全气囊,展开太阳能电池组并升起全景摄像机天线。

第十八步:传输数据到“奥德赛”卫星

  美国宇航局的“奥德赛”环火星卫星将会讲过“勇气号”降落点上空,这个过程大约有15分钟。如果“勇气号”能够及时展开,它就可以利用它的超高频天线向“奥德赛”卫星发送状态信息甚至是图像。如果一切顺利,奥德赛卫星将在北京下午3点左右将这些信息转发到地球。当然,也许“勇气号”在奥德赛卫星经过时还未能及时展开,所以到那个时候地球仍有可能不能联系上“勇气号”。

第十九步:勇气号进入“睡眠”状态

  在正常情况下,当奥德赛卫星经过上空后,“勇气号”将进入睡眠状态。