毅力号用空中吊车着陆法，有效避面火星尘土飞扬和着陆震动大的问题

美国毅力号于2月19日成功着陆火星，还发回了一系列高清火星照片。

这是人类探测火星的又一大步，毅力号这次有明显针对性的火星探测，让大家对发掘火星生命之谜充满期待。

同时，在宇宙深空探测方面，火星在9天前就迎来了新兴航天大国-中国的天问1号，现在天问1号正在环火星轨道飞行，3月后它将成功着陆火星。

美国毅力号的成功着陆，让许多天文爱好者对中国天问1号3个月之后的火星着陆充满期待！那么毅力号这次成功着陆和中国天问1的将来着陆有什么不同。

是不是作为深空探测龙头老大的美国毅力号这次火星着陆，就比天问1号3月后的着陆要先进很多呢。

其实， 这两者的着陆方式在综合技术需求上是大同的， 它们二者在技术难度，技术复杂程度等方面是同等级的。单就这次毅力号火星着陆这方面看，中美处在同一技术高度上。

为什么这么说，下面把火星着陆的过程细细分析，我们就会看出，在这方面二者是完全在同一技术水平。

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一片荒凉的火星大陆，溫藏着太阳系中生命起源的秘密

2. 为了对火星着陆有个清晰概念，先详细了解火星着陆每一过程和其难点，清楚了解在全过程中二者有没有技术差别。

一般大家可能都看到许多文章写的“恐怖7分钟，着陆几大步"等等, 没有详细了解每步是怎么样的。

这里不再去叙述大家都看过的降速，开伞，火箭制动，缆车吊，等等几大步骤，这些早已知道的东西。

下面只举出相应着陆关键点和参数，让网友们对着陆过程更清楚：

毅力号先是在火星大气层中减速一段时间，当速度降到小于550米/秒时，打开减速伞。

2.毅力号软着陆全过程，关键点细节描述。

2.1. 毅力号是在距离火星表面150公里高度，速度5.3公里/秒时，启动着陆火星程序，之后进入着陆轨道（注意，此时慢慢改变为更斜的角飞行）。

毅力号起动着陆程续，着陆器进入火星大气层

2.2.启动着陆程序一小段时间后，进入火星大气层（仍是5.3公里/秒的高速），经过黑障区（阶段），此阶段由于探测器和火星大气的高速磨檫，开始剧烈减速，同时其表面温度急剧升高。

2.3.之后毅力号降到距火星表面16公里距离，此时毅力号已降速到1公里/秒时，进行航向调整。

2.4.此时是毅力号再次进行第二次较大的轨道调整（更陡），由之前的较平飞行（为获得更多减速时间）到向火星表面方向下落，同时继续在火星大气中减速。

2.5. 当它快速下降到距火星表面15公里时（此时还不是垂直从16公里到15公里），再次较大幅度调整其飞行轨道（越来越陡-近垂直向下），之后抛弃配重块，降落伞准备打开。

2.6.当着陆器降到距火星表面15公里以下某处，毅力号下降速度降至550米/秒后，降落伞正式打开（由于火星大气稀薄，降伞直径达直径21.5米），

降落伞成功打开则意味着火星着陆成功了80%。

即将抛弃降落伞，进行火箭制动减速的毅力号着陆器

2.7.着陆器在降落伞作用下，继续减速，当着陆器速度降到83米/秒，离火星表面2.6公里时，毅力号抛弃降落伞，减速火箭点火，进行火箭制动减速和姿态调整，

同时用其雷达对地面进行地形选择（注意，雷达测距全过程一直在进行）。

着陆器抛弃降落伞，进行入火箭减速间段

2.8.在着陆器下降速度30米/秒，距火星表面高度300米时，进行精确高度修正后，放出空中吊车，之后在着陆器离火星表面高度低于20米后，毅力号被慢慢吊放到火星表面。

之后缆绳自动熔断，毅力号火星车成功着陆，带制动火箭的着陆器则飞到别的地方硬着陆，至此，毅力号着陆过程完美完成。

当着陆器降落到离地面20米后，悬停，放出吊绳，把毅力号以悬吊方式放到火星上

其实，不管美国，中国，为人类航天迈出的每一步都值得敬重和祝贺，相信中国3个月后同样会成功着陆火星。

3.以上着陆过程和我们的天问1号着陆技术有什么差别。

3.1.从上面的着陆过程可以看出，其着陆过程几乎和我们嫦娥号（3,4,5），着陆过程大概是一样的。

只不过，因为月球上没有大气，所以嫦娥1号不会用降落伞。

其实，不用降落伞软着陆难度更大，因为需要火箭制动减速更多。一般的，飞行器火箭制动减速在气动控制，姿态平衡等方面难度要高于降落伞减速。

3.2. 月球引力虽然没有火星大，但是火星有大气，可过大气进行减速，之后还能用降落伞减速，这两次减速会让其后续减速难度相对降低很多，引力大小不同的大型天体间的表面着陆物理要求和着陆原理是相同的，所以，原则只要进行相关参数调整就行（当然，实际远不是这么简单，会有许多细节调整，但大方向是这样）。所以火星引力大并不是主要难度（如果是上升反回，大引力将是主要难度）。

3.3. 真正的技术难度，其实在月球软着陆就反应出来了，攻克月球着陆技术难关后，火星剩下的主要难度只是通讯距离，（一般的，着陆全过程是自主的，地面通讯更多是监控全过程）。

嫦娥3号的在月球表面成功软着陆，标致中国深空探索一项关键技术难点已被攻克

4.下面回到关键点：在较大的地外行星上着陆技术难度在哪里

4.1.在外太空软着陆方面目前实力最强的是美国，前苏联，中国。

除了这三个国家，还没有哪个其它国家在月球或别的星球上着陆成功。

月球软着陆是一项难度较高的技术。

前苏联登月12次失败后才着陆成功，美国在早期登月时也是三次失败后才成功。

2019年，印度和以色列都尝试过月球软着陆，结果都以失败告终。

中国火星探测车（参考图）

4.2.地外较大行星软着陆技术难度在哪里（对以自主着陆为主的地外着陆来说，距离远近不是主要因素）。

从月球着陆开始了解，最容易理解这一过程。

月球着陆大致分为6个阶段：自主减速阶段，快速调整阶段，接近月面阶段，悬停阶段，选择着陆点阶段，最后着陆阶段。其全过程用时10分钟左右。

月球上空没有空气，但是月球也有比较大的引力（相对小行星）。因此，月球着陆难度，理论上不低于火星着陆，这里忽略火星远距离通讯这一难点（因为着陆以自主为主，当然监

控也很关键），火星虽引力大，但是有一定的大气，在充分利用大气减速，和降落伞减速后（这种减速方式，人类在地球上已有许多成熟经验，由于地球引力大于火星（飞行器初速更快），地球大气密度远高于火星（阻力和发热更剧烈），所以在利用大气减速火降落伞减速方面，在地球上的难度要远高于在火星上的难度），这让后续的火箭制动减速工作量大大减

少，至于因大气摩擦带来的黑障和高温，人类在地球上已有千百次经验了。

一般的：降落伞减速的控制技术和控制难度和火箭制动减速是远不在一个级别上的，它远比火箭制动减速技术难度低。

4.3. 到火箭发动机接着减速时，探测器速度经过较长时间的大气摩擦减速，较长时间降落伞的降速，其速度已远比环绕速度小，此时火箭制动对飞行器的平衡控制，姿态控制难度要远小于月球着陆时的直接火箭制动减速。

当然，月球着陆，由于月球引力小，绕月速度稍低，同时，月球离地球近，可带燃料多，可较长距离减速，但即便这样，它远比降落伞减速要暴力，飞行器的平衡控制难度大。

4.4. 以嫦娥3号为例，嫦娥3号从距着陆点600公里的距离（着陆轨迹距离），开始制动减速，历经15分钟，到最后完美着陆月球。几乎完全是自主完成。尤其是到最后阶段，地面干预根本没有时间。

月球离地球近，是人类进行深空探索的最好练兵地，许多深空探索必须技术可通过月球进行预先实验

火星上虽然更远，但是对于全自主着陆来说，差几秒和差几十分钟是一样的，因为此时人为干预已无意义。

同时最容易出问题的也是最后的着陆阶段。尤其是最后阶段的姿态调整，空中悬停，着陆点的临时调整等等，这些几乎全依来着陆器自身完成（没有时间人工干预）。这对飞行器控制技术，火箭控制技术，系统控制技术都有很高要求。而中国在仅仅进行的3次月球着陆过程中，就3次成功。可见中国在这方面技术实非常过硬，扎实。

4.5. 总结上面的内容：月球，火星着陆分为以下几大过程：

4.5.1..自主减速阶段，这方面地球外太空飞行器反回技术难度最大（地球引力最大-速度快，大气浓度大-发然剧烈，姿态控制难度最高）。

但是中，美，俄等航天大国在这方面已有丰富的成功经验。

4.5.2.快速调整阶段，这方面还是地球外太空飞行器反回调整难度最大，理由同上。人类已累积丰富经验。

4.5.3.以下的3个环节（下面的3,4,5）其实理论上地球，月球，火星上的经验没有本质差别，主要差别是引力差别带来的初速度差别，同时火星大气远比地球稀薄。但是在月球真空状态的着陆经验有极大的技术参考价值。同时，着陆过程主要是自主着陆，地面中心只是监控。

3.接近星体表面的快速制动阶段，

4.悬停阶段，

5.选择着陆点阶段，

6.最后着陆阶段

从上面分析可以看出，中国在地球和月球上面的回收，着陆技术（尤其是月球真空环境下）对天问1号在火星安全着陆有根本的技术储备和技术支持。关键是要保证其在开始着陆前和着陆过程中的数据安全，准确。

4.6.所以着陆成功真正的核心技术仍然是：精准动态测控，精准动态调整，精准姿态控制（包括空中悬停和机动），再就是地天通迅。

国家之间的航天技术实力差别主要体现在这几方面（当然还有运载工具-火箭技术）。对其它没有掌握这一系列技术的主要航天国家，可能要10年，甚至20年来跨越。

5.毅力号这次的使用20米空中吊放着陆，和天问1号在3月后的表面近距离投放软着陆有什么技术差别吗。

其实，这只是各自选择的着陆方式不同而已，二者本质上没有差别。

唯一的差别就是毅力号要多带这些设备，会加重自身重量。

我们可以简单想一下，将毅力号的20米吊绳缩短为10米，技术上有区别吗，再缩为5米呢，再缩为2.5米呢，其实它们在技术上是没有多大区别的（如需空中平移，则速度方面有区别）。

那么缩短到小于1米就和我们嫦娥号的软着陆技术一模一样(天问1号也许会用同样方式着陆）。

所以，这两种着陆方式在技术上没有难度级别差异，只是吊绳着陆会多带些设备，体积和重量会增加些。

但是，吊绳着陆明显要好于直接投放着陆：

a.不会溅起火星表面尘土，如反推火箭吹起的尘土对火星车的污染。

b.火星车的着陆缓冲减震设备要求不会太高。

至于选哪种，看项目的侧重点在哪里：多带仪器就不能带一大把绳子和对应的一系列设备，如侧重仪器必需的特别要求，那就要选这种。

从上面的分析可以看出，天问1号和毅力号在火星软着陆方面，技术上是同级别的。

当然，天问1号是否会有更高明的法宝，到时才能知道到。



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