今年2月18日，美国宇航局火星2020的核心任务，将 汽车 大小的“毅力号”，计划尝试在45千米的杰泽罗陨石坑内着陆。火星任务的进入、下降和着陆(EDL)阶段通常被称为“恐怖的7分钟”，因为这一序列是如此悲惨，发生的速度比从火星到达地球的无线电信号还要快。这意味着一旦进入火星大气层，探测器就只能靠自己了。美国国家航空航天局(NASA)发布的一段扣人心弦的新视频显示了探测器将如何完成如此惊人的壮举。

美国宇航局位于南加州喷气推进实验室的火星2020制导、导航和控制业务负责人斯瓦蒂·莫汉（Swati Mohan）说：“太空总有办法给我们带来惊喜。有很多事情要做才能让’毅力号’安全着陆。”

EDL阶段开始于航天器到达火星大气层顶部，结束于火箭驱动的空中吊车将“毅力号”安全降落到火星表面。整个EDL序列大约需要7分钟，在此期间必须发生许多关键步骤。“火星2020”计划的风险非常高。该计划将寻找古代生命的迹象，并为人类首次星际样本返回活动收集样本。

美国喷气推进实验室负责火星2020的进入、降落和着陆，他谈到：“我们对这一点寄予了很多希望。这是我们样品返回接力赛的第一站，在这条线上还有很多工作要做。”

在抵达火星之前不久，“毅力号”将卸下巡航阶段。在过去的6.5个月里，巡航阶段帮助探测器飞向火星。下一个里程碑是进入大气层，届时探测器将以每小时19500千米的速度进入火星上空。

探测器配备了一个隔热罩，可以保护探测器免受最初下降过程中产生的强烈热量的影响，也有助于减缓探测器的速度。在距离月球表面约11千米的地方，飞船将打开宽度约为21.5米的超音速降落伞。根据视频显示，这是有史以来发送到另一个星球上最大的超音速降落伞。

不久之后，隔热罩将从探测器上分离并脱落，“毅力号”首次暴露在火星大气层中，并启动探测器的地形相对导航系统，这是一项新的自动驾驶技术，将帮助引导探测器在火星上安全着陆。

莫汉表示：“‘毅力号’将是首个使用地形相对导航的任务。当它在降落伞上降落时，它实际上会拍摄火星表面的图像，并根据所看到的决定去哪里。这最终就像睁着眼睛着陆一样，拥有这项新技术真的可以让“毅力号”在比“好奇号”或以往任何火星任务更具挑战性的地形上着陆。”

“毅力号”的EDL序列与美国宇航局2012年着陆的“好奇号”探测器非常相似。然而，“毅力号”稍大一些，配备了更先进的科学仪器，包括帮助引导飞船完成艰难着陆的新技术。

科学家认为，大约39亿~35亿年前，一个250米深的湖泊填满了杰泽罗火山口。该地区还有一个突出的河流三角洲，水曾经流经这里并沉积了大量沉积物。虽然这个着陆点有丰富的地质地貌，但岩石、火山口和悬崖使它成为“毅力号”着陆的一个非常具有挑战性的地方。

喷气推进实验室的马特·史密斯（ Matt Smith ）是2020年火星巡航行动的飞行主管，他说：“科学团队认定杰泽罗火山口基本上是一个古老的湖床，是最有希望寻找古代微生物生命证据，并且是为未来返回地球收集样本的地方之一。问题是，这是一个更危险的着陆地点。”

在“毅力号”登陆火星前的最后一分钟，该任务的空中吊车降落阶段将启动8个制动火箭，也就是火星着陆引擎。然后，空中起重机将通过3根尼龙缆绳将探测器安全降落到地面。一旦探测器着陆，它就会切断连接它和下降平台的电缆，然后下降平台就会飞起来，在远离“毅力号”的地方安全着陆。

熬过这7分钟真的只是“毅力号”工作的开始，作为样本返回的第一步。去寻找火星上过去生命的迹象，所有这些都要等到我们将“毅力号”安全着陆后才能运行，那时真正的任务才会开始。

为什么“着陆”是载人航天中最难的技术，降落到底有多恐怖？

NASA发布了“毅力”号火星车录下的首段来自火星的音频。此外NASA还公布了“毅力”号降落时的第一视角视频画面。这是有史以来第一段来自火星的音频信号。这也是首次有火星车装备麦克风设备。火星上到底有没有风的存在呢，下面具体分析一下：一、这是有史以来第一段来自火星的音频信号。这也是首次有火星车装备麦克风设备。美国宇航局喷气推进实验室(JPL)主任迈克尔·沃特金斯(Michael Watkins)在新闻发布会上说，“这是我们第一次能够真正捕捉到类似飞船在火星着陆这样的事件。” 沃特金斯还说，“我们已经看了很多很多次，真的很棒。”另外，根据NASA发布的视频，火星车上的摄像机首次展示了火星车在火星着陆的视角。视频开始于火星车进入火星大气层230秒后，在距离火星表面7英里处，降落伞开始膨胀，直到火星车降落在火星表面。2月18日，美国“毅力”号火星车在火星成功着陆，将寻找火星上可能存在过的生命迹象。根据NASA官网介绍，“毅力”号火星车的主要任务是在接下来的两年里利用其7英尺长的机械臂向火星地下钻孔，寻找可能存在的微生物化石。二、火星上存在大气层，所以也会刮风，但其他天气现象就没有了。火星的大气密度只有地球的大约1%，但是它也足以支持偶尔整月席卷整颗行星的飓风和大风暴。当大风暴来临时，还会伴随着沙尘暴。在火星南北两极存在白色的极冠，而且冬天时面积扩大，夏天时面积缩小，与地球上的极地冰盖随季节变化情况极为相似。但火星极冠的成分不是水冰或雪，而是固体二氧化碳，就是干冰。但火星极冠扩大时，并没有观测到极地地区有云层存在，就是说，那里没有下雨或下雪。可能是火星大气中的二氧化碳在低温下直接凝华形成冰盖样的极冠的，到了夏季，极冠中的二氧化碳又直接升华为气态，进入大气层。就是说，在冬天时，火星极地可能会下雪，但由于这个雪不是来源于云，而是从大气中直接凝聚形成的，有点像地球上的霜。同时由于“雪”下得太小，从地球上观测不到下雪的过程，只能看到极冠在扩大。三、火星有风的主要就是温差原因由于火星气压低，当太阳甫照地表时，大气便能快速增加动能，风速大，加上低重力，尘埃很容易被卷入空中。而就在南半球春夏季时，增温快，易形成强烈的风，卷起的狂沙再加强增温，风速更快，终于形成尘暴，从太空可看到一片褐色尘云旋转、移动。而这些区域性尘暴有些甚至发展成全球性尘暴，将整个星球笼罩在橘雾之下。

火星着陆要历经“恐怖7分钟”？专家：1秒误差都不能有

话说平时坐飞机旅行时，在起飞和降落时，乘务员都会要求乘客系好安全带。那为什么会这样的呢？

飞机正常飞行时大多数是在平流层，相对来说是比较平稳的，极少会遇到波动，而在飞机起飞和降落时，气流等因素都会影响到飞机，因此，起飞和降落相对于飞行而言，危险系数更高。

在航天领域，载人航天技术中的难度系数最高的莫过于返回着陆技术了。飞船在进入大气层后，由于要把速度降下来，而地球有一层厚厚大气，在高速进入大气层后，大气层会与飞船表面发生摩擦，摩擦会产生超高温度。

如果不对温度进行控制，飞船最后就会被是烧毁，类似的事故其实就在历史上发生过，比如：哥伦比亚号由于意外事故导致隔热层被击穿，最后高温使得整架航天飞机解体。

那一般如何对温度进行控制的呢？

首先，飞船要调整好角度 ，如果是返回地球，那大概需要把返回的轨迹调整到与地面夹角成3度左右，这其实是为了调节到合适的摩擦强度。如果这个夹角太小，摩擦对于减速作用有限，飞船其实会类似于我们平时扔石子来“打水漂”一样，直接飞出，地球重新回到太空当中；如果这个夹角太大，摩擦就会过量，早成飞船的表面温度过高，最终烧坏飞船。

在飞船下落过程中，飞船表面的温度可以达到2000~3000度左右，一般材料根本无法承受这个温度，要知道铁的熔点也就是1538摄氏度。因此，飞船表面都会有隔热层，其中是耐高温的复合材料，在与大气层摩擦时，这些复合材料会直接升华。

这时候，超高温会在飞船表面形成一层等离子团，等离子团会影响到电磁波的传递，也就是说，在下落的过程中，等离子团会屏蔽掉信号，这就使得地面无法直接控制飞船，完全只能依靠飞船自动。我们也把这种处于“屏蔽信号”的状态称为“黑障”状态，而飞船所经过的这个区域也被称为黑障区。如果此时飞船内部有航天员的话，他会听到巨大的响声。

当飞船距离地面还有大概10km左右时，由于大气层对飞船摩擦减速的作用，飞船的速度会降到和声速差不多，然后飞船会打开一层层的降落伞，依靠这些降落伞对飞船进一步减速，在即将接近地面时，还会启动反推火箭来辅助减速，最终可以把速度减少到2m/s左右。

在这个过程中，任何一个环节出了问题，都有可能造成巨大的灾难。当然，还有一些环节出现的问题是直接造成落点不对，在早期航天技术刚发展时，一些宇航员常常落到距离原定地点几百公里外的地方，比如：人类史上第一位进入太空的宇航员加加林，他降落的地点是萨拉托夫州，整个地方与原定地点相距了400多公里。

所以，飞船降落的过程中充满着不确定性，而整个过程中最重要的就是利用大气层来对飞船进行减速，而不是加速进入到大气层中，加速进入到大气层中只会造成飞船被烧毁。

实际上，我们应该庆幸地球有一层厚厚的大气层，这一层大气的存在反倒让飞船返回地球变得相对简单一些。我们就拿火星来举例子，火星的大气非常稀薄，不到地球大气层的1%。如此稀薄的大气层对于飞船的减速能起到的效果很有限。

所以，飞船要降落到火星上的难度要远远比降落到地球上更难，尤其“如何减速”一直是科学家很头疼的问题，要从大概6000m/s最后减到零，加上此时地球和火星直接传输信息最快也有40多分钟，还存在着“黑障状态”的问题，而整个过程大概要7分钟以上，因此，整个降落过程也被称为恐怖七分钟。有很多飞船千里迢迢几亿公里来到火星，然后最后在降落时失败了，火星也因此拥有了一个名号：探测器坟场。

所以，即便不是在地球上，在其他的天体上，降落这件事情本身也是高难度的，而降落的核心就是把从超高速降为零，看似简单，实则充满太多的不确定性。

美国洞察号火星探测器飞行了多长时间才到达火星的？

众所周知，人类在探寻火星奥秘的路途上已行走多年，至今仍有许多科学家乐此不疲地致力于火星 探索 ，想要把火星变为人类的“第二家园”。那么，到底为什么科学家一直对火星抱有如此浓厚的兴趣呢？人类移民火星还要多久？又会有哪些困难呢？

火星是太阳系中与地球最相似且距离第二近的行星，因此，它成为了目前除地球以外人类研究程度最高的行星。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩表示，探测火星对研究地球上生命的起源和演变，了解火星的气候、地质和资源，在火星上建立人类第二个家园等，都具有重要的意义。如果有一天人类由于地球人口太多、能源枯竭或遭受 其它星球 撞击等灭顶之灾，可以向改造后的火星移民。

至于人类移民火星需要多久，庞之浩表示，由于火星距地球遥远，火星本身也与地球有很大差别，所以要向火星移民需要攻克许多关键技术。就目前的技术发展水平和速度而言，乐观地说，可能要至少等100年左右，也有科学家保守地认为要等800年。

为什么需要等这么多年呢？因为即使是无人探测器登陆火星在今天都很难实现。据庞之浩介绍，1971年，苏联的“火星-3”号成为第一个到达火星表面的探测器，但也仅发送了20秒钟电视信号；2003年，英国“猎兔犬2号”着陆器在着陆火星过程中与地球失去联系；2016年，欧洲和俄罗斯联合研制的“夏帕雷利”着陆器在着陆火星过程中失败。

具体来讲，导致人类在“征服”火星的道路上屡战屡败的最大“拦路虎”是着陆速度。火星探测器进入火星大气的时速约为21000千米，但要在7分钟内，让其速度在受控状态下降为零，实现在火星上的安全着陆，仍是火星探测任务中技术难度最大、失败率最高的关键因素。

由于通信延时很长，控制探测器飞行的数据都要提前注入。而且在探测器切入火星轨道过程中，如果切入点离火星过远，则不能被火星的引力捕获，探测器就会在太阳系中“迷失”；如果切入点离火星太近，则可能坠毁于火星大气层。

另外，如果探测器要在火星表面着陆，难度又会增加。因为在探测器进入火星大气时，离地球很远，测控信号很微弱；而当探测器运动到火星背面时，地球上更是无法准确地确定其轨道参数。要知道，当探测器进入火星大气层后，其防热措施、降落伞、气囊和缓冲火箭等能否按程序工作，都是着陆成功与否的关键，必须非常精确。

据悉，任何火星探测器在火星着陆都要经历“恐怖7分钟”。庞之浩形象地比喻说，探测器进入火星轨道的难度，相当于从巴黎打一个高尔夫球要正好落到东京的某个球洞里一样。一名美国科学家曾形容，火星探测器着陆时的心情就好像丈夫在产房外等待妻子分娩一样。探测器在火星着陆的技术很复杂，每个环节都不能有闪失。上文提到的“夏帕雷利”着陆器就是由于一个1秒的计算失误，导致在着陆火星前与地面失联而撞毁.

庞之浩表示，要进行载人登陆火星，必须克服千难万险才行。第一，要研制出重型运载火箭。由于路途遥远，乘组人员多，载人火星飞船质量较大，所以首先需要研制出重型火箭才行；第二，要研制出载人火星飞船。目前，人类只研制出绕着地球运行的卫星式飞船和飞往月球的登月式飞船，但还没有打造出飞往火星的星际式飞船，其技术难度和成本大大高于前两者，要解决人身保护和生命保障等许多难点；第三，要提前研究飞船在火星着陆中、着陆后和返回等技术；第四，要研究人体适应新的环境问题。在飞往火星途中和到达火星后，航天员长期处于微重力和低重力状态，对心理产生重大影响。此外，还需要解决通信延时、宇宙辐射等困难。

美国洞察号火星探测器飞行了六个月二十一天才到达火星的。2018年5月5日凌晨4时05分，搭载“洞察”号火星探测器的“宇宙神”V－401型火箭从位于加州中部的范登堡空军基地3号发射台发射升空，执行人类首个探究火星“内心”的探测任务。

2018年11月26日，美国国家航空航天局官网发布消息称，火星探测器“洞察号”将于美国时间11月26日，在火星表面着陆。2018年11月26日14时47分，“洞察”号进入火星大气层，整个进入、降落和着陆的过程在约7分钟内完成。

扩展资料

2018年11月26日14时54分许（北京时间27日3时54分许），美国航天局的“洞察”号无人探测器在火星成功着陆，执行人类首次探究火星“内心深处”奥秘的任务。随后，“洞察”号通过与其同行的迷你卫星于15时许传回了火星的第一张照片。

2019年2月19日起，根据“洞察”号无人探测器提供的数据，美国航天局开始在网上发布火星每日天气报告，提供火星气温、风速、气压等信息。2019年3月18日，据美国《科学》杂志报道，“洞察”号着陆器终于将其超灵敏的地震仪置于火星表面。

参考资料来源：百度百科——洞察号火星探测器

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