祝融：从17倍音速，在惊魂540秒内完成零“刹车”，究竟有多难？

生死难关，惊魂9分钟

首先，恭喜搭载这中国火神——祝融号的天问一号着落器，稳稳闯关了生死考验的“恐怖9分钟”，成功踏上火星大地，着落到那迷人的乌托邦平原。

这次着陆成功，也意味着中国，继俄罗斯和美国后，成为人类第三个拥有直接踏入火星土地展开探测的国家！

其次，我们细聊一下：搭载着祝融的天问一号，所闯过的生死难关——“恐怖9分钟”，到底是怎么回事？

从5月15日凌晨2点多开始，从距离火星表面125公里的高度开始切入，祝融号要从时速：21000公里每小时，约5833米/秒，大概是17倍音速的速度，在短短9分钟内，最多就540秒，突然刹住，变为速度为零，然后软着陆于火星地表。

17倍音速、540秒，这代表着什么？

或许会有人说：这不就平均每秒“刹车”11米么，至于大家所说的那么恐怖么？

拿出一个大家比较熟悉的事件——特斯拉刹车门！Model 3两驱标准版，在陆地上，从120 km/h，折约为33.3米/秒，刹停为零。十年驾龄的老师傅亲测，极限刹车所需时长为3.67秒，平均加速度为-9.8米/秒。这感受，就相当于人们，在地球上没有空气阻隔的情况下，自由落体时的重力加速度G，只不过这个过程恰好是方向相反而已。

而天问一号着陆器呢？换算下来，这刹车速度，大概也就是负1.1G多一点......

聊到这，估计不少人会跳起来，这有多难呢？

在如今如此尖端的航空领域，那我们就再看一组数据：迄今为止，人类火星探测任务成功率仅有五成！为什么呢？因为，几乎所有进入火星大气、意图降落火星表面的火星探测器，几乎超过绝大部分的失败，都折损于这降落的几分钟......

并且，火星降落刹车，与我们所想的开着特拉斯，松开油门，一脚把刹车踩到底的感受完全不一样。在这恐怖的9分钟里，在空气含量仅地球1%的火星大气上，你要完成超高难度的刹车动作。

天问一号着陆器，就必须在没有地面人员的帮助下，自主地完成：气动减速→打开降落伞→发动机反推→精准减速→空中悬停→精确选择路线避开障碍物→锁定降落目的地，最后才缓缓降落火星表面。

短短540秒内，天问一号着陆器号，不仅要完成上千条指令，那精密大脑确保每个环节都精准无误，还得高度警惕、随时应对这火星上几乎是陌生的气候环境，比如火星尘暴的威胁等等。

这环环相扣，容不得丝毫差错的每一个环节，所遇到的技术难关，这远远超出我们的想象！

天问一号，刹车降落全过程剖析

首先，我们说说：⽓动减速！

这个过程，就是要利用火星大气层实现“刹车”，减掉着落器90%的速度。

而这个过程，最考验人的有三点：

第一，在最短的时间内，把速度降下来；因为，不同于地球，火星的大气更稀薄，要刹车减速，而着陆器，这过程唯一能自主控制的，只能是调整飞行姿态，从而实现完成减速任务。

第二，着陆器在设计上，还要克服与火星大气摩擦过程中，所产生的高温，并保护着落器内部的仪器、祝融号探测车均不被飞行过程的震动与高温，造就哪怕一丝一毫的影响。

第三，锁定目标预定的轨迹，自由落体，再加上火星气候环境可能存在的变数，减速的同时，极有可能会出现计算偏差，从而导致轨道偏离。

而天问一号着陆器，在这个过程中，就必须随时自主地计算应对这些偏差，并迅速调整姿态，让它回到预定计划的范围内。因为稍有不慎，就会远远偏离我们预计轨道目标，让它承受更多不可控风险，甚至无法抵达我们锁定的目标落地。

紧接着，刹掉90%的速度后，天问⼀号就会打开降落伞，进⾏伞系减速，让速度降⾄100米/秒时，天问⼀号就开始了精细控制阶段。它会通过反推发动机，进⾏减速，由⼤⽓减速阶段进⼊动⼒减速阶段。

这个过程，也是让我们的着落器，精准去到目的地乌托邦平原上空的关键要点之一，这有点像是ABS的味道，但更像一套装载着精准导航+汽车的ABS刹车的精密系统。

而等到着陆器，落到距离火星地表100米高的地方时，天问一号，就进入重要的悬停阶段，确认目标落点的所有障碍物，然后智能计算出落点和路线，在完成灵活、精准避障同时，徐徐降落于火星地表。

最后的一个阶段，也就是刹车为零的过程，也是极其重要的，着陆巡视器会打开它的金睛火眼，巡视地表的各种情况，并在缓冲机构的保护下，实现真正的软着落。确保着落器肚子内装的精密仪器，不会在突然刹停的瞬间，遭受任何冲击损伤。

从这一整个过程来环视，你还觉得这天问一号这“刹车”简单么？