猎兔犬2号任务失败原因猜想

<p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">近日，失踪近12年的猎兔犬2号火星登陆器被找到的新闻被各大媒体广泛报道，吸引了众多关注。两年前，笔者在造访位于莫斯科的拉瓦锡金博物馆时，俄罗斯的同行对我们开玩笑说：“金星是我们的，火星是美国的”。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">这话不无道理，纵观人类深空探测的历史，极高的失败率是一个主要的特点，尤其是在较早的时期，只有苏联的金星探测器和美国的火星探测器取得的成果较多。其中，人类远征火星的探测器只有大约一半取得了成功。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">“猎兔犬2号”任务的失败并不是一件特别出人意料的事，这是由登陆火星的巨大难度所决定的。火星虽然在很多方面与地球很相似，但毕竟是另一颗大行星，火星自身的条件给登陆过程造成的麻烦，使得火星登陆过程的难度与月球相比可说是“各有千秋”。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">在火星的表面，其大气密度大约只有地面的1%，在这样的大气密度下，飞行器的高速度也形不成足够大的阻力，单靠降落伞是难以完成安全软着陆的。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">这就派生出了目前流行的两类主要的着陆方式：“ 降落伞+ 气囊”和“ 降落伞+太空起重机”。像“火星探路者”、“勇气号”和“机遇号”这样的小型探测器，主要采用前一种着陆方式。而像“好奇号”这样重量接近1吨的“巨无霸”，靠气囊进行缓冲已经很困难，但直接用火箭发动机实施着陆缓冲，发动机尾焰扬起的火星表面尘埃又可能对探测器造成污染，所以就诞生了后一种着陆方式。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">2004年，欧空局在分析“猎兔犬2号”可能的失败原因时，就提到探测器有可能没有按照预定的轨迹下落，有可能被烧毁或反弹回太空了。虽然近期的发现否定了这一假设，但在火星大气中高速飞行和减速过程的技术难度却是毋庸置疑的。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">和其他的深空探测过程类似，由于与地面的距离过于遥远，登陆过程只能采用全自动的方式，这就需要事先设计的各种技术参数能够适应所有可能出现的情况。因此，“猎兔犬2号”下降过程的轨迹与设计工况完全可能有较大差异。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">“猎兔犬2号”采用了与“火星探路者”等探测器类似的气囊着陆方式，这种方式对于设计参数非常敏感。很可惜，“猎兔犬2号”没有采用加速度计之类的传感器作为触发开伞和打开气囊的手段，降落伞开伞的时间和最终落地前气囊打开的时间都是按照与“火星快车”分离的参考时刻计算并启动定时器进行的。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">因此，“猎兔犬2号”在着陆过程中与设计工况的任何偏差，都可能导致开伞和打开气囊的时间偏早或偏晚，虽然不一定会导致整个登陆器被破坏，但完全有可能导致着陆时的冲击过大，从而毁伤一些活动部件，例如太阳能电池板的打开机构失效等。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">由于任务的复杂性，设计上一些极为微小的疏漏都有可能导致严重的问题。在欧空局的分析报告中曾提到，“猎兔犬2号”的原始设计为了减重，缩短了降落伞绳缆的长度，这在正常设计工况下是没有问题的，但在参数出现偏差的情况下，降落伞和气囊就有可能缠住探测器，使其无法打开。此外，项目团队受到的其他一些限制导致测控天线被设计在展开机构的里面，也是导致登陆器落地后无法发射信号的直接原因。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">据悉，今年6月欧空局将召开会议讨论从“猎兔犬2号”任务失败中吸取的教训。虽然这次任务本身失败了，但却使我们对登陆火星的难度以及影响因素有了更深刻的认识。我们也期待今后各国的火星探测任务，包括中国未来的火星“绕”、“落”、“巡”任务能够取得成功，让人类能够更加深刻地了解我们的近邻。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">（作者：杨宇光，国际宇航联空间运输委员会委员）</p><br />