天问一号着陆时，穿越火星大气层

2021年5月15日10点13分，

天问一号成功在火星着陆。

相信千万国人都看过天问一号（祝融）的着陆视频。

其着陆的过程历时9分多钟，主要分为8个阶段。由于已有众多文章和视频对相关内容加以介绍，所以，前面的几阶段简单带过。

重点对空中悬停阶段和探测器着陆的几个阶段加以叙述。

天问一号着陆几大阶段：

1.分离滑行阶段。（天问一号的环绕仓和着陆仓分离，天问一号号开始火星着陆之旅）。

2.滑行减速阶段。（是天问一号最主要的减速阶段，这也是它着陆各阶段中飞行距离和时间最长的阶段。这个阶段，天问一号会在火星大气中飞行很长的距离，充分利用火星大气进行减速）。

3. 降落伞开启快速减速阶段。

4. 减速火箭主动减速阶段。

5. 悬停选择阶段。

6. 规避机动阶段。

7. 缓速下降阶段。

8. 减速火箭关机，探测器下跳，完成着陆，到达离地面。

天问一号减速伞打开

通过前面的各阶段一系列减速，天问一号终于把速度从最初的4.9千米/秒（绕火星速度），减到0米/秒。且在离火星表面100米高度处悬停。此时，其光学成相系统和雷达系统，快速对100米下的火星表面进行精准测数，并由计算机分析，找出最理想的着陆地点。

其实，天问一号还远在离火星表面1500—2000米的高度时（防护罩刚刚抛开，减速火箭刚刚点火不久）就开始对火星表面进行测数和分析，且跟据计算机分析出的结果，进行飞行调整，向理想的着陆点靠近（在这之前的减速过程，都是被动减速过程，没有主动姿态和位置调整功能，是沿预定的弹道轨道飞行的，它不会很精确。在主动减速阶段，探测器才能较准确调整位置，向预定着陆点靠近）。

天问一号主减速火箭会在火星表面吹起大量地表尘埃（图片仅示意，真实场景，尘埃要大得多）

在到达离火星表面100米时，天问一号悬停，此尺它已接近理想着陆点，同时的对着陆点及附近探测更精细，它将在之前预选好的较大范围内，选出一个非常理想的着陆点。

此时，天问一号对火星地表看得非常清楚。它上面的雷达，微测距仪，不仅可以对选好的着陆区地表进行精确探测（如，平整度怎么样，有没有稍大的石块等），而且可对着陆点地表下面数米的地质状况进行探测：如地表下面的地层实不实，密度多少，硬度多少，有没有裂缝，有没有地下空隙等等，雷达都可看得清请楚楚，而且电脑会在瞬间得出结果，并选定好准确着陆地面。

也不一定是最平的那块地方，就是理想着陆点。系统会综合分析和对比，只有在地表平整度和地下数米的地质状况都合呼着陆要求的地方才能被选成着陆点。

若此时，探测器发现下面的地表不是理想着陆点，它会迅速水平机动到旁边较的理想着陆点。

天问一号在高度100米处悬停，对火星表面进行精准测量

一待选定着陆点，着陆器便迅速平移到选定的着陆点上空，之后继续慢慢下降，下降到离地面一定高度，约几米到10米的地方（大概），主发动机关机，祝融号将从10米高度跳下（大概）到火星表面，完成火星着陆。

这里会有4个问题：

1. 在解释天问一号着陆时，一直强调，天问一号会在火星表面找块平整的地方着陆，那到底多平才合乎要求呢。
2. 祝融号火星巡视车及配套设备有1300多斤重（一吨多重，其中，陆巡车—祝融号重240公斤），且全是钢材等金属类零件组成，此时必须从近数米的高度（无具体数据，有报导约是是7到10米，）的高处跳下去，相当于一吨多重的机器设备，要从几层楼高处丟下去，且地面是坚硬的岩石，能不损坏零部件吗。

3. 着陆器到达离地表100米高度后，悬停，且再次选着陆地点。此时，如果发现之前选的地方不行怎么办。

4. 为什么一定要在近7—10米（无具体数据）那么高跳下去。如果能下降到1—2米的高度再跳，这样对设备不是更安全吗。

首先，第1个问题：

现在还未见哪家媒体报道这方面的具体数据（美国的数次火星着陆，其着陆表面平整度要求也没有具体数据公开（气囊着陆除外））。按正常的项目的设计思维和步骤：天问一号着陆的平面的平整度要求是应该是理论计算后，在地面经过多次测试实验后得出的一个范围值。它不可能要求着陆面像公路或水泥地面那么平，只要能满足着陆设备在数米高处投下来，能平稳着陆即可。

第2个问题。

其实我国科学工作者，工程技术人员，不仅给天问一设计了减震气囊，还设计了4条坚强的铁腿。而且这4条金属腿（可能是太合金的）不仅给天问一号提供巨大的缓冲和减震，而且，在缓冲后还稳稳地支撑天问一号。

为了这4条发系千斤的着陆腿，我国科研工作者还专门在地面建了个天问一号着陆实验基地，在那里，天问一号和那4条金属腿的结构早已得到了足够次数的成功的着陆验证（在设定的重量，高度，地面硬度等条件下），之后才将其真正应用到天问一号上面的。所以，天问一号一般不存在着陆时设备会摔坏的问题，也不会有设备丢到火星表面后会侧翻，还打滾的问。

着陆火星后的祝融号和着陆器

再看第3个问题

其实，天问一号从2月份到达火星，就开始绕火运行。也就是说，从2月份起到5月份的3个月之间，天瑞一号对火星进行了大量的科学考察，拍照，地面测绘工作。

这期间一个最重要的工作之一就是为它在的5月着陆，选择理想着陆平面。

天问一号上所携带的仪器是很先进的，它不仅能在远离火星表面数百公里高的地方，对火星地表进行测绘，而且能探测出地表下面较深土层的地质情况。历经3个月的对火星绕行，不要说理想着陆点，就连整个火星的地表地貌都有较全面的测绘和记录。所以，选好的着陆点，一般难有出错机会的。

那么，既然在这三个月中已经选择好了理想的平面，为什么在着陆的过程中还要不断的选择平面，不断对地面进行探测呢。

其实，降落过程中的地面探测，是个再确认和精细化过程。

从常规程序来理解：天问一号着陆的地表面所需要的条件（如，表面硬度，地表下数米地质情况，密度，硬度等等）这些，都是在地面上做过模拟实验的。在地球上做模拟实验时，已经得出了天问一号着陆火星，其地表所需要的条件，数据，且记录在天问一号计算机上。

到火星陆着时，天问一号会在降落过程连续对选定着陆区进行地表，地层的探测，同时，把数据和记算机上储存数据对比，

选出综合数据和储存的数据最相乎合的地点，从而进一步降低着陆风险。

这些说起来好像很多，其实，这些测试和优选都是天问一号上面的计算机在瞬间完成的。

因为，从天问一号在降落过程中的抛开其前面防护罩开始，直到离地面100米的悬停，中间也只是百十秒的时间。就这这短短百十秒，它可能已完成无数次探测和对比优选了。

到达离火星地表100米悬停时，着陆点早已确定了，只是再次比较和确认。

所以，不存在此时会发现着陆点不行的问题。

第4个问题。

是因为：1. 如果离火星表面太近（只有1—2米或稍多），探测器的减速火箭的较大反冲气流可能就会影响到探测器本身的空中姿态，因为反推火箭会受到来自火星表面反冲力的作用，变得不平衡或增加控制难度，探测器可能发生剧烈晃动，反而不利其平稳着陆。

2. 如果探测器离离火星表面太近，其减速火箭的较强气流会吹起大量火星表面尘埃，大量的火星尘埃，对保持探测器仪器的精密性和正常使用寿命不利。

3. 如果离火星表面太近距离才关闭减速火箭。因距离表面太近，减速火箭有可能会破坏选好的着陆点地表面。让好不容易选好的最优着陆点的着陆状况变差，不利探测器平稳着陆。

总之，飞船在地外天体的着陆，其最后阶段，也是最关键的阶段，是难度最大的阶段。它是对一个国家的航天综合能力考验的关键环节之一。像之前的2019年印度飞船登月失败，2020年以色列飞船登月失败等等，都是在最后阶段跨不过去。

可见，飞船最后着陆是非常关键的。


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