为什么“好奇号”火星探测器的疯狂、复杂着陆其实并不那么疯狂

帕萨迪纳——今晚晚些时候，一艘白色和橙色的航天器（形状大致像鸡肉馅饼）将以每小时 13,200 英里的速度冲入火星大气层。火星科学实验室飞船周围的火球在下降时将达到 3,800 华氏度，就像受控的流星在弹道上飞行一样。到太平洋时间晚上 10:31/东部时间凌晨 1:31，NASA 希望听到它在七分钟的惊恐中安全减速至零英里/小时的消息，并准备好探索火星。

好奇号火星探测器的进入、下降和着陆 (EDL) 是这台装备精良、携带实验室、汽车大小的探测器最有趣的方面之一，当然也是最疯狂的部分。NASA 工程师和管理人员一直说这是有史以来在其他星球上尝试的最复杂的着陆，这当然是真的。但鲁布·戈德堡式的空中起重机运载系统既不是最危险的，也不是最冒险的。这实际上是 NASA 工程师认为唯一可行的方法。

勇气号和机遇号火星探测器借助降落伞降落到火星表面，然后在气囊垫上弹向地面。海盗号着陆器则依靠自己未受保护的腿部着陆，先使用降落伞，然后使用制动火箭减速。但是这辆火星车太重太大，无法使用气囊——它需要很多气囊，否则火星车可能永远无法摆脱着陆后漏气的缠绕——而将它放在三足着陆平台上意味着必须以某种方式将其开走，这就需要一辆较小的火星车。

“经过大量的仔细思考和分析，空中起重机不仅看起来不那么疯狂，而且还具有大量极其有价值的功能，”进入、下降和着陆团队的飞行系统开发经理乔丹·埃文斯 (Jordan Evans) 表示。“事实证明，它相当优雅。”

以下是今晚太平洋时间 10:07 左右将要发生的事情：

命令：do_EDL

控制好奇号的软件将自主处理所有事情。输入此命令后，EDL 序列开始。首先，MSL 航天器抛弃两块笔记本电脑大小的钨压舱物，这将调整其进入角度以产生升力，就像飞机机翼一样。这有助于它使用侧面的推进器进行转向。然后，在离地面约 7 英里的地方，超音速降落伞展开以使其减速。然而，这还不够——要停下来，好奇号还需要火箭驱动的下降级和卷轴。

距离火星表面一英里处，仍在燃烧的航天器切断降落伞，脱离减速板，自由落体。“我们正在学习飞行，我们没有翅膀——降落是最困难的事情，”美国宇航局火星项目经理道格·麦克奎斯通引用汤姆·佩蒂的话说道。

自由落体几秒钟后，空中起重机系统启动制动火箭。此时，“好奇号”处于下降阶段，轮子朝下，暴露在空气中，没有安全气囊。航天器腹部的雷达开始寻找地面，寻找一个柔软、平坦的地方降落。

距离火星表面几米处，三根系绳松开，以 2 英里/小时的速度将火星车降落到火星表面。火星车坚固的减震系统可以承受坠落；你可以想象当车轮撞上火星尘埃时关节会发出吱吱声。然后三把爆炸刀切断脐带，下降级在火箭仍在轰鸣的情况下飞走，在距离火星约 450 米处坠毁。

EDL 团队飞行动力学和运营负责人艾伦·陈 (Allen Chen) 表示，早期曾讨论过将下降级用作辅助着陆器，但很快就被否决，转而采用紧急着陆。“着陆一次就已经够难的了，”他说。“那么它就完成了任务。它牺牲了，英雄。”

整个过程将自动进行，79 个爆炸装置将完美连续地发射，释放降落伞、减速板、隔热罩等。NASA 喷气推进实验室的工程师将与我们其他人有相同的视角，并且由于两颗行星之间的 14 分钟光时延迟，他们将无法从地球上控制任何东西。好奇号将独自行动。它将发送简短的 X 波段无线电音调，基本上是来自火星的短信，让地球上的每个人都知道发生了什么——但当降落伞展开时，当地球落入火星地平线时，我们将失去信号。

麦奎斯提恩指出，发射通常是航天器最麻烦、最混乱的经历，但这艘飞船还有很长的路要走。“我们还没有克服恐惧和风险，”他说。

美国宇航局一直在努力控制人们对此次发射的期望，并指出“火星很难”，大多数火星探测任务都失败了。科学研究​​人员、火星车设计师和 EDL 工程师都显得很紧张，但也表面上对这次发射充满信心。每个部件都经过了数百次测试和重新测试，埃文斯说这有点帮助。

“这些事情都不会让我担心——它们让我充满信心。然后我担心整件事，”他说。

同样来自 EDL 团队的亚当·斯特尔茨纳 (Adam Steltzner) 周日上午简洁地总结道：“我们理性上充满信心，情感上却感到恐惧，”他说。

麦奎斯通曾多次表示，如果任务失败，工程师们会重新振作起来，也许会再次尝试。他们别无选择。“科学是浮于表面的，”他说。“我们需要继续前进。”