新飞船倒锥体返回舱

天问一号进入器采用球头双锥体结构设计,并配置有配平翼,这是人类弹道升力体+配平翼方案在火星登陆任务中的首次工程应用。

球头双锥体进入舱与新一代载人飞船试验船的倒锥体返回舱同属升力体式结构,这种结构优势是升力系数高,非常适合气动减速,但也有无唯一配平点的缺点,多个气动配平点意味着姿态控制难度的增加。

天问一号高分相机世界领先,为什么首张火星照片却是黑白的?

天问一号球头双锥体进入器

气动减速对于火星登陆任务来说是刚需,这就注定了需要升力体式的进入舱结构,克服多个气动配平点缺陷可以增强进入舱RCS姿控动力系统能力,但这种能力并不是万无一失,最有效手段是减少进入舱的气动配平点,最好是只有一个配平点。

例如,神舟载人飞船返回舱与嫦娥五号返回器的钟形体结构加稳定耳片就是唯一配平点的进入舱,这种结构即便姿态控制动力系统失效,也能在唯一配平点助力下完成姿态复位,有鉴于此天问一号进入舱加入了配平翼设计,使得原本有多个配平点的球头双锥体进入舱大幅度减少了气动配平点,气动减速成功更有保障。

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嫦娥五号钟形体返回器

完成升力控制后进入舱将打开伞舱盖拉出引导伞与主减速伞进入伞系减速段,尔后进入舱抛离返回舱大底露出着陆器,到达指定高度后着陆器与巡视器组合体与进入舱背罩分离。

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进入器降落全过程

随后7500N变推力发动机点火进入动力减速段,这款动力曾经在嫦娥探月工程中屡立功勋,助力嫦娥登月三战三捷。

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嫦娥登月器使用的7500N变推发动机

在7500N变推力发动机助力下着陆器与巡视器组合体将在距离火面100米处悬停,此时垂直速度为零,悬停阶段着陆器搭载的导航系统将确定安全着陆点,在导航信息导引下着陆器进行横向机动规避,尔后变推力发动机逐渐调低推力进入缓速下降段,并在距离火面约2至4米处关机,最后的着陆冲击能量由高效吸能合金着陆支撑腿吸收。