四月初四,飞行控制中心
二〇二一年五月十五日,北京航天飞行控制中心。凌晨,大厅里的灯压得低,屏幕上一排排数字,值班的人盯着看。
按站内历法核校,这一天是辛丑年四月初四,日干支癸亥。
凌晨四点多,屏幕上的数据停了一下,然后显示着陆成功。大厅里鼓掌。这时候,火星上的探测器已经落地十几分钟了——信号传到地球,要十几分钟。
最后九分钟
从进入火星大气到落地,九分钟左右。这九分钟叫进入、下降、着陆,是整次任务最难的一段。
难在两处。一是火星大气稀薄,密度只有地球的百分之一左右,气动减速的效果有限,速度降不下来;二是距离太远,信号单程要走十几分钟,地面看着的是过去的事,插不上手。
所以这九分钟,探测器必须自己判断、自己动作。程序事先装好,落到哪一步该干什么,都是算过的。
进大气之前,它在环火轨道上飞了三个月。这三个月一直在拍照,把下面的地形一块一块拍下来,为着陆做准备。着陆区选在乌托邦平原南部,地势平,石块少,看上去像古时候水流过的地方。
气动减速
第一步是气动减速。
探测器以每秒几公里的速度冲进大气,前面形成一个激波,把空气压热,探测器外面烧起来,速度往下掉。这一段靠的是外形和防热结构,没有动作,只能等着。
气动减速能把速度降到每秒几百米,可还不够。要再降,就得开伞。
这一段过载有几个 G,探测器要承受住,里面的设备也要承受住。防热结构外面烧蚀,里面要保住温度,不能把仪器烤坏。
超音速开伞
开伞的时候,探测器还在超音速。
超音速开伞,冲击很大,伞衣容易被撕破。所以伞的结构是加强的,开伞的程序是分步的:先开一个小伞把主伞拉出来,主伞再一级一级充气,充气的过程要拉长,让冲击分散。
伞是盘缝带伞,直径十几米,材料是轻质高强的织物。开伞以后,速度降到每秒几十米。
动力下降
伞把速度降下来以后,探测器抛掉背罩和伞,露出下面的发动机。
发动机是变推力的,推力可以调。先大推力把下降速度压住,再随着高度降低逐步调小。这一段要测高度、测速度,用雷达和激光,看清楚离地面还有多远。
到一百米左右,悬停。悬停是为了看清地面,避开石头和坑。火星表面有石块、有斜坡、有沙丘,落错地方,探测器会翻。
落地
选定落点以后,缓速下降。
最后几米,发动机关机,探测器自由落体。为什么关?因为发动机喷流会吹起火星表面的尘土,尘土打进机构里会卡住。
着陆腿是缓冲结构,压下去吸能。落稳以后,太阳能板展开,天线对准地球,开始报状态。
着陆器上带着一台巡视器,叫祝融号。着陆以后先做检查:太阳板能不能发电、天线能不能通、各项设备正不正常。检查完了,放坡道,巡视器从坡道上下来。
五月二十二日,祝融号驶上火星表面,轮子压在火星的土上,留下车辙。
屏幕上的时间
大厅的屏幕上有三种时间:北京时间、探测器时间、还有信号往返的延时。着陆那一刻,屏幕上显示的是探测器发回来的时间,比大厅的钟早了十几分钟。
屏上没有干支。辛丑年四月初四、日干癸亥,这一层在屏上没有;屏上要的是秒。
着陆成功的消息发布以后,天已经亮了。院子里有人拍照,有人打电话。火星上的那台车,正在等太阳升起来,给自己的电池充电。