65. 降落火星(1/3)
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6600万年前的某一个时期,数量众多、纷至沓来的宇宙飞船从外太空来到太阳系,目标直指位于太阳系生命宜居带上的两颗行星之一--火星。
这些巨大的宇宙飞船如同黑色巨兽,从半人马座三重星系方向而来,穿越了浩瀚无垠的银河系一段40万亿公里长的时空,来到了位于猎户旋臂上远离银河中心的太阳系。在漆黑寂静的太阳系外太空,划过一道亮丽而神秘的弧线,最终泊进火星围绕太阳公转的轨道上。随后,飞船开始降轨,实施近火捕获制动,进入靠近火星高度约400公里、倾角约10o的大椭圆环火轨道,绕着火星伺机穿越大气层往下降落。
火星着陆是一项极具挑战性的任务,要求在高速进入大气层、减速、悬停和精确着陆等多个阶段,都能够保持安全和稳定。这些飞船都由智能飞行控制系统驾驶控制,当飞船接近火星时,智能控制系统会根据当前位置和速度计算出最佳减速方案,并通过推进器进行微调。如果飞船速度过快,系统将自动启动刹车机制,逐渐降低速度直至达到安全范围;如果飞船速度过慢,则会增加推进力以加快飞行速度。
然而,在火星重力影响下,进行速度调整十分不易。数千艘之多数量的飞船,生产型号不一样、制造水平有差异,造成了降落过程当中安全控制水平存在较大差异。
只见一艘飞船在制动降轨、往下飞行一段距离后进入火星大气层时,由于速度未能减缓到安全范围,导致机身外壳受到了巨大的热量和压力冲击,最终爆炸坠毁在火星表面。另有一艘飞船则是由于速度过慢,在降落过程中无法稳定控制姿态,迎面又正好碰上火星地面上刮起来的一股巨大沙尘暴,最终分不清方向,一头撞上了一座山峰。
大部分飞船采用了先是倒挂式下降、中间降落伞下降、最后发动机反推相结合的多级减速方式,来达到安全降落目的。
采用倒挂式下降时,考虑到火星大气层非常稀薄,飞船通过调整姿态以倒置或者背朝着运动方向,可以更好地利用稀薄大气层中的空气分子与其相互碰撞产生的阻力来减缓速度。这样做的前提是飞船必须精确控制倒挂式下降过程中的角度和姿态,以调整下降速度并避免过快或过慢。但有一艘飞船没能控制好倒挂式下降过程中的角度和姿态,结果在未达到可以实现安全着陆的速度范围时,即急于马上矫正为正常飞行方向,因而失去平衡,侧身坠入地面。有一艘飞船在发现情况不对后,紧急使用推进器强行减速并调整姿态,最终成功地实现了软着陆。尽管这个过程中飞船经历了巨大震动和剧烈晃动,但万幸的是全体乘员们还是成功地死里逃生了。
采用降落伞系统进行着陆时,要十分注意降落伞的准确打开,和及时转换到下一级反推落地。有一艘飞船在进入大气层后才发现伞具故障无法正常展开,结果太空舱以极高的速度冲向地面,造成了船毁人亡。由于火星的大气实在太稀薄了,只有地球的1%都不到,凡在采用降落伞下降后,没有及时转换成发动机反推方式的,在着地的那一瞬间都毫无例外地受到了致命的强烈冲击,这样造成的飞船损失不下于15艘。
最后,飞船在经过前面二级减速后,接着发动机反推,以气垫式着陆或垂直下降方式着地。在此期间,核动力释放出的能量转化为高温高压气体,通过喷嘴喷射出来而产生强大推力,从而降低速度缓缓下降、着陆腿缓冲接地。这些飞船的推进系统都具备可控的推力调节能力,通过设计特殊的喷嘴或利用可变节流阀等装置来实现推力大小控制,并根据导航计算结果对推力进行方向的精确调整,绝大部分都成功安全降落到火星地表。
火星表面存在各种地形特征和障碍物,如陨石坑、山脉等。为了避免飞行器与这些障碍物发生碰撞,飞船设计了先进的环境感知技术,包括雷达、摄像头等设备来实时感
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