2019年11月14日，河北怀来中国火星低重力模拟试验；圆满收官并首次在全世界面前公开亮相。
火星探测任务是我国深空探测领域
进行的首个行星探测任务
无经验可借鉴
无先例可模仿
甚至相关技术规范都是“盲区”
自主创新本就困难重重
更何况是遇上火星着陆阶段
被称为“7min死亡魔咒”
可见挑战难度之高任务之艰巨
因此必须在地面上
就对火星探测器的着陆阶段进行模拟验证
北京特种工程设计研究院
又一次参与其中
团队历时2年研制建设的低重力模拟试验平台
在地球重力环境下
为探测器提供了火星低重力环境
验证了探测器悬停、避障、缓降
和软着陆各阶段关键参数
为首次火星探测任务提供了关键数据支撑
着陆火星有多难？
火星探测是当前国际前沿科技创新活动。据统计，目前人类探测火星已有45次，但仅有18次成功，成功率仅40%。原因在哪儿呢？
与载人航天和月球探测不同，宇航员的航天器返航时距离我们只有几十公里，且一般情况下与地面是实时联系的，月球虽然远，但通信延迟只有2s，在可接受范围内。
但火星探测则不同。“地球距火星最近时也有6000多万公里，7min往返的通信延迟根本无法实时控制探测器的降落过程，意味着整个着陆过程必须完全依靠火星探测器自主进行。”在面临的诸多困难当中，安全着陆是火星探测任务中最为艰巨的挑战，许多探测器都在这一阶段功亏一篑，因此降落火星的7min被称为“死亡时间”。
面对重重挑战，所有人都有压力也有焦虑，但没有人放弃。困难从来都不是航天科学家们、航天工程师们的借口，航天人会穷尽一切，破除探测器着陆火星的“7min死亡魔咒”。
自主创新之路
为火星探测器的地面试验提供强有力的支撑，北京特种工程设计研究院的航天工程师们，在本次项目中同样走出了一条自主创新之路。
团队研制的三维超大空间全自动的低重力模拟试验平台，全世界只此一家。
因为火星重力只有地球的38%，为确保实现1：1完全模拟火星探测器着陆段的自由飞行和受力状态，就必须为其实时提供一个垂直向上的力，同时尽可能减小水平分力。为此，团队首创多电机并联索系三维柔性随动系统，通过用25台电机、36根钢丝绳索的精准控制，实现了对火星探测器位置的随动跟随和吊绳拉力的精确控制。
为确保随动跟随的精确实现，团队将误差控制到极致。
在整个随动跟随过程中，团队负责人董强带领技术骨干陈强、黄科、邢伟等人将随动系统与探测器连接处拉力的绝对误差控制在20N以内，吊绳拉力方向与垂直方向的夹角控制在±0.1°……“塔架主体构件的长细比仅为150，考虑到鞭梢效应，塔架带来的影响也要考虑在内。”团队技术骨干白文静介绍道，“根据国家现行标准，140m的高耸建筑位移充许为1800mm。”经过几个月的连续奋战，团队“强势”地将误差控制在10mm以内，远甩国家现行标准180倍，2个数量级。
任务期间，团队先后攻克多项技术难题，突破国际低重力模拟领域的“禁区”，多项技术已属世界领先水平。
短短12个字背后，是大家日复一日的加班加点与试验验证。“为了找到一个合适的参数，往往是上百次的反复试验。”团队技术骨干陈强表示，“自主创新之路并不容易，所有人都有压力，就通过一次次的试验、分析、验证，去攻克难关。”
“10，9，8……2，1”怀来一片土黄色的群山之中，回响着嘹亮的倒计时口令，控制大厅中的所有人正严阵以待。陈强拍下塔架“启动”按键的手激动得略有些颤抖，阳光从高耸着的六边形塔架顶端洒下，火星探测器开始了它的“表演”。
在全体航天人的共同努力下，火星低重力模拟试验任务圆满成功，火星探测器已能够自主进行地形识别及精确避障着陆控制，摆脱7min “死亡魔咒”实现安全降落。
谈起参加本次任务的感触，团队技术骨干陈强表示“道阻且长，行则将至。”
期待2020年！
来源 | 我们的太空 作者 | 高 地 摄影 | 刘 牧、苑方磊 编辑 | 孙乃伟、贺盛鹏 投稿邮箱 | ourspace0424@163.com
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