西部網(wǎng)訊（記者 劉望）5月15日，“天問(wèn)一號(hào)”著陸巡視器與環(huán)繞器實(shí)現(xiàn)分離，成功登陸火星。位于陜西的航天科技集團(tuán)第六研究院研制的7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)為“天問(wèn)一號(hào)”最后動(dòng)力減速提供“剎車(chē)片”。
航天六院研制“天問(wèn)一號(hào)”落火“剎車(chē)片”
探測(cè)器要想成功著陸火星需要在9分鐘時(shí)間內(nèi)將20000多公里時(shí)速降為0，其間需要經(jīng)歷多個(gè)減速環(huán)節(jié)。“天問(wèn)一號(hào)”距離火星表面約2公里處時(shí)，會(huì)以每秒約100米的速度不斷接近火星表面。這個(gè)速度相當(dāng)于目前我國(guó)高鐵的最高運(yùn)行時(shí)速。位于陜西的航天六院為“天問(wèn)一號(hào)”最后動(dòng)力減速提供“剎車(chē)片”。
“天問(wèn)一號(hào)”采用的是由液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供反推力的方式來(lái)實(shí)施最后的減速，此方法已在嫦娥三、四、五號(hào)探測(cè)器落月過(guò)程中連續(xù)三次成功實(shí)施，火星著陸巡視器7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)正是落月用變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的2.0版。
為了滿足火星探測(cè)器安裝結(jié)構(gòu)要求和減重需求，并提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能，研制團(tuán)隊(duì)首次在我國(guó)開(kāi)展深空探測(cè)的航天器上將推進(jìn)分系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室從以往的低室壓方案改進(jìn)為中室壓方案，從而保證了相同推力情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)體積更小、性能更高。加上不斷創(chuàng)新和優(yōu)化生產(chǎn)工藝，有效實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)分系統(tǒng)的輕質(zhì)化需求。
四大評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)證陜西金牌動(dòng)力
首先，火星離地球?qū)嵲谔h(yuǎn)了。當(dāng)“天問(wèn)一號(hào)”需要在火星著陸時(shí)，火星與地球的距離為3億千米，完成一次通訊需要30分鐘。也就是說(shuō)，信號(hào)還沒(méi)跑到地球，探測(cè)器已經(jīng)“收工”了。對(duì)于身在遙遠(yuǎn)異鄉(xiāng)的小家伙，這一段路得自己操心，每一次推力的變化必須非常迅速、精準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要很“聽(tīng)話”。
會(huì)不會(huì)頻繁猛踩剎車(chē)，是我們?cè)u(píng)判一個(gè)司機(jī)駕駛技術(shù)好壞的重要指標(biāo)之一。同樣，為了減少降落過(guò)程中對(duì)著陸巡視器的沖擊，發(fā)動(dòng)機(jī)采用了“長(zhǎng)距離輕剎車(chē)”的技巧。在降落過(guò)程中，雷達(dá)等探測(cè)設(shè)備會(huì)像眼睛一樣盯著火星地面，測(cè)量巡視器距離地面高度等參數(shù)，由睿智“大腦”計(jì)算出對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力要求。發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)按照預(yù)設(shè)的時(shí)序和實(shí)時(shí)的指令完成變推力調(diào)節(jié)，讓著陸巡視器慢下來(lái)，最后以很低的速度穩(wěn)穩(wěn)落在火星表面。
火星表面軟著陸的另一個(gè)難點(diǎn)在于，月球表面近似真空，而火星表面有一層稀薄的大氣。在降落過(guò)程中，著陸器與火星表面的大氣會(huì)劇烈摩擦，為了防止被“燒糊”，著陸器上增加了一個(gè)防熱大底，原本可以“伸出去”的發(fā)動(dòng)機(jī)被“兜起來(lái)”了。有限的艙體空間限制著發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的高度比“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器變推力發(fā)動(dòng)機(jī)要縮小超60%，推力等主要性能指標(biāo)卻保持不變，“小個(gè)子”要爆發(fā)出“大能量”，這意味著發(fā)動(dòng)機(jī)必須更結(jié)實(shí)。
去一趟火星不容易，但“天問(wèn)一號(hào)”能攜帶“乘客”的總重量卻是有限的。科研人員從發(fā)動(dòng)機(jī)的原理入手，按照任務(wù)的需求和特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)和總裝布局進(jìn)行了優(yōu)化，既保證了功能，又增加了一些新技術(shù)，應(yīng)用了一些新材料，發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有“長(zhǎng)肉”“增肌”，重量還減少了2/3，為其他“乘客”讓了讓“座”，進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)了變推力發(fā)動(dòng)機(jī)高性能、長(zhǎng)壽命、高可靠的特點(diǎn)，一舉解決了上述問(wèn)題。
