登陆火星，究竟难在哪里
庞之浩
①2021年5月15日，天问一号探测器在火星的乌托邦平原南端着陆。
②最新的科学探测发现，在火星乌托邦平原距离地面1到10米的浅表底层下方有大量地下水冰存在，储水量相当于地球面积最大的淡水湖——苏必利尔湖。选择乌托邦平原着陆，或可揭开火星生命之谜。但火星登陆凶险万分，探测器需要克服哪些因困难？登陆火星又有哪些不同的方式？
③选定着陆点后，最大的挑战就是如何在火星着陆。目前， 世界火星探测器着陆的成功单只有大约50%，这是由于火星距离地球太遥远了，地面的遥测和遥控信号很微弱。另外，由于地球与火星的通信延时达10分钟以上，所以在火星着陆的全过程中，一切都要靠探测器自主进行。还有，当火星探测器运动到火星背面时，地球上无法准确地确定其轨道参数，这就会给再入高度的选择带来困难。
④着陆前，必须提前给火星探测器注入数据，使它在着陆过程中完全自主地执行上百个程序，任何一个程序都不能有误。
⑤进入火星大气层后，火星探测器防热措施如何，降落伞、气囊和缓冲火箭等能否按程序工作，都至关重要，必须非常精确，1秒不差。因此，火星探测器的着陆过程的每个环节都不能有闪失。有一名美国科学家曾形容火星探测器着陆时的心情，就好像丈夫在产房外等待妻子分娩一样。
⑥原定1999年12月3日在火星着陆的美国“火星极区着陆器”在即将登陆火星表面时，由于软件错误导致其起减速作用的火箭发动机过早关闭，最终撞毁。2016年10月20日，欧洲“火星生物学-2016”探测器中的“夏帕雷利”进入、降落和着陆演示器在着陆前与地面失去了联系，原因仅为一个一秒的计算失误，提前将降落伞与防热罩分离，导致“夏帕雷利”硬着陆而撞毁。
⑦经过大量研究和实践的探索，探测器在火星软着陆的基本原理相同。目前，探测器在火星软着陆方式主要有三种，每种方案都各有优缺点，都是依靠火星大气对进入舱和降落伞产生的阻力以及探测器上缓冲发动机的反推，把高速飞行的火星探测器在着陆火星表面时的速度减为零。
⑧第一种着陆方式是气囊弹跳式。这种方式比较简单，成本低，但只能满足重量小的火星探测器软着陆要求，且着陆精度不高。第二种着陆方式是反推着陆腿式。这种着陆方式复杂一些，成本高，可满足重量较大的探测器在火星软着陆要求，着陆精度较高，与“神舟”飞船返回舱返回地球类似。第三种着陆方式是空中吊机式。这种着陆方式最为复杂，成本最高，技术最先进，可满足重量更大的探测器软着陆要求，着陆位置也可以更精确。
（选自《科技日报》，有删改）
