近日，失蹤近12年的獵兔犬2號(hào)火星登陸器被找到的新聞被各大媒體廣泛報(bào)道，吸引了眾多關(guān)注。兩年前，筆者在造訪位于莫斯科的拉瓦錫金博物館時(shí)，俄羅斯的同行對(duì)我們開玩笑說(shuō)：“金星是我們的，火星是美國(guó)的”。

這話不無(wú)道理，縱觀人類深空探測(cè)的歷史，極高的失敗率是一個(gè)主要的特點(diǎn)，尤其是在較早的時(shí)期，只有蘇聯(lián)的金星探測(cè)器和美國(guó)的火星探測(cè)器取得的成果較多。其中，人類遠(yuǎn)征火星的探測(cè)器只有大約一半取得了成功。

“獵兔犬2號(hào)”任務(wù)的失敗并不是一件特別出人意料的事，這是由登陸火星的巨大難度所決定的?；鹦请m然在很多方面與地球很相似，但畢竟是另一顆大行星，火星自身的條件給登陸過(guò)程造成的麻煩，使得火星登陸過(guò)程的難度與月球相比可說(shuō)是“各有千秋”。

在火星的表面，其大氣密度大約只有地面的1%，在這樣的大氣密度下，飛行器的高速度也形不成足夠大的阻力，單靠降落傘是難以完成安全軟著陸的。

這就派生出了目前流行的兩類主要的著陸方式：“ 降落傘+ 氣囊”和“ 降落傘+太空起重機(jī)”。像“火星探路者”、“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”這樣的小型探測(cè)器，主要采用前一種著陸方式。而像“好奇號(hào)”這樣重量接近1噸的“巨無(wú)霸”，靠氣囊進(jìn)行緩沖已經(jīng)很困難，但直接用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施著陸緩沖，發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰揚(yáng)起的火星表面塵埃又可能對(duì)探測(cè)器造成污染，所以就誕生了后一種著陸方式。

2004年，歐空局在分析“獵兔犬2號(hào)”可能的失敗原因時(shí)，就提到探測(cè)器有可能沒(méi)有按照預(yù)定的軌跡下落，有可能被燒毀或反彈回太空了。雖然近期的發(fā)現(xiàn)否定了這一假設(shè)，但在火星大氣中高速飛行和減速過(guò)程的技術(shù)難度卻是毋庸置疑的。

和其他的深空探測(cè)過(guò)程類似，由于與地面的距離過(guò)于遙遠(yuǎn)，登陸過(guò)程只能采用全自動(dòng)的方式，這就需要事先設(shè)計(jì)的各種技術(shù)參數(shù)能夠適應(yīng)所有可能出現(xiàn)的情況。因此，“獵兔犬2號(hào)”下降過(guò)程的軌跡與設(shè)計(jì)工況完全可能有較大差異。

“獵兔犬2號(hào)”采用了與“火星探路者”等探測(cè)器類似的氣囊著陸方式，這種方式對(duì)于設(shè)計(jì)參數(shù)非常敏感。很可惜，“獵兔犬2號(hào)”沒(méi)有采用加速度計(jì)之類的傳感器作為觸發(fā)開傘和打開氣囊的手段，降落傘開傘的時(shí)間和最終落地前氣囊打開的時(shí)間都是按照與“火星快車”分離的參考時(shí)刻計(jì)算并啟動(dòng)定時(shí)器進(jìn)行的。

因此，“獵兔犬2號(hào)”在著陸過(guò)程中與設(shè)計(jì)工況的任何偏差，都可能導(dǎo)致開傘和打開氣囊的時(shí)間偏早或偏晚，雖然不一定會(huì)導(dǎo)致整個(gè)登陸器被破壞，但完全有可能導(dǎo)致著陸時(shí)的沖擊過(guò)大，從而毀傷一些活動(dòng)部件，例如太陽(yáng)能電池板的打開機(jī)構(gòu)失效等。

由于任務(wù)的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)上一些極為微小的疏漏都有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題。在歐空局的分析報(bào)告中曾提到，“獵兔犬2號(hào)”的原始設(shè)計(jì)為了減重，縮短了降落傘繩纜的長(zhǎng)度，這在正常設(shè)計(jì)工況下是沒(méi)有問(wèn)題的，但在參數(shù)出現(xiàn)偏差的情況下，降落傘和氣囊就有可能纏住探測(cè)器，使其無(wú)法打開。此外，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)受到的其他一些限制導(dǎo)致測(cè)控天線被設(shè)計(jì)在展開機(jī)構(gòu)的里面，也是導(dǎo)致登陸器落地后無(wú)法發(fā)射信號(hào)的直接原因。

據(jù)悉，今年6月歐空局將召開會(huì)議討論從“獵兔犬2號(hào)”任務(wù)失敗中吸取的教訓(xùn)。雖然這次任務(wù)本身失敗了，但卻使我們對(duì)登陸火星的難度以及影響因素有了更深刻的認(rèn)識(shí)。我們也期待今后各國(guó)的火星探測(cè)任務(wù)，包括中國(guó)未來(lái)的火星“繞”、“落”、“巡”任務(wù)能夠取得成功，讓人類能夠更加深刻地了解我們的近鄰。

（作者：楊宇光，國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)委員）