着陆火星的时候,下降速度是每秒6000米左右,一定要保证上升器组合体下落的姿态和着落的位置,一旦上升器组合体在大气层中出现稍微一丁点偏差,就有可能导致整个上升器组合体报废。
这样的话上升器组合体的着陆地点选择就必须非常讲究,松软的沙子、凹凸的岩块和火星上的风暴,都有可能造成着陆角度的偏差,如果着陆角度偏差过大,火箭就没办法飞回预定轨道,就会导致上升器组合体回收样本任务失败。
现在NASA和欧空局把着陆地点选在了一个名为耶泽罗陨击坑附近,这个陨石坑形成于36亿年前,它地貌丰富,有黏土和碳酸盐岩等,可能还有水流曾经带来的各种矿物质,对研究火星很有价值,同时这里的地表比较坚硬,拥有一大片平坦的区域地形,是一个理想的着陆点。
如果上升器组合体顺利着落,在火星发射火箭过程也很艰难,多级火箭间的配合,每级与次级之间的自动分离,各级火箭的适时启动,都需要极复杂的机构和极缜密的设计,这是一个棘手的问题。
火箭是由几十万个零部件组成的,即使只有一个零件不可靠,整个火箭就有危险,在取样返回时上升器组合体,全程靠系统自动控制火箭返回的风险会呈几何倍数增加。
为此NASA设计了看起来有些与众不同的上升器组合体,让火箭水平起飞,然后在半空中点火飞到预定轨道。现在NASA的上升器组合体仍在测试机阶段,不过就算上升器组合体再难搞,也就是将一枚数公斤的铁球,发射到了火星的近地轨道上,从NASA完成的进展来看,他们没有遇到什么大难题。
飞往火星的窗口期每两年会出现一次,按NASA公布的时间表来看,2026年由欧空局发射轨道返回舱,NASA上升器组合体会在2028年发射。
我国的天问一号成功一次性完成了对火星地,环绕、巡视、着陆。前段时间天问一号总设计师公布了火星采样和返回方案,和NASA的方案差不多。
我们也是两次发射探测器,上升器组合体,轨返组合体分开发射,火星样品在火星轨道上交换对接,样品由轨返组合体带回地球,这里唯一不同的就是,中国的上升器组合体还承担了火星采样任务。”
有同事问沈星海:“从任务计划可以看出,欧空局2026年就起飞了,中国计划2028年发射,晚了两年中国又何来的反超呢?”