如何科学地表演“铁锅炖自己”

作者: 中科院物理所

来源: 中科院地质地球所

发布日期: 2021-04-10 11:51:57

NASA的火星2020任务中,毅力号火星车通过隔热罩和背壳成功进入火星大气层,MEDLI2系统记录并分析了这一过程中的温压数据,为未来的火星任务提供了宝贵的技术积累。

NASA的火星2020任务,毅力号火星车,着陆已经有一个多月了,相关的科研任务正在开展,美国的科学家和工程师们也开始了对数据的初步分析。出乎小编意料的是,最早一批科学数据产出,居然包含了毅力号“铁锅炖自己”的关键数据!所谓“铁锅炖自己”中的“铁锅”,指的是毅力号的“隔热罩”;这口铁锅还有一个“锅盖”,就是毅力号的“背壳”。

毅力号在进入火星大气层时,高速与大气层摩擦并压缩前方的空气,导致这口锅被加热到数千摄氏度,压力也远高于静压,活像一只高压锅。

如何评估这套隔热罩和背壳的效果呢?NASA工程师在这层壳子上安装了很多温度和压力的传感器,及其管理系统,统称为MEDLI2。它记录了毅力号“铁锅炖自己”过程中,壳子各处的重要温压数据。4月1日,NASA在其官网上发布了工程师对这段数据的分析成果。

毅力号与我国的天问一号设计不同,他是直接从火星的飞掠轨道降落到火星地面。因此,其进入火星大气层时的相对速度非常高,可以达到约5500米每秒,超过20倍火星声速,其降落过程可以说是非常“火花带闪电”。根据MEDLI2的测量,在隔热罩内,峰值温度达到了约1000℃,对应隔热罩外表面约1400℃。

MEDLI2的团队将会继续深入研究这短短一段数据大约六个月,用于增进NASA对火星大气层、对再入大气层过程的了解,以期能帮助后续的火星任务,甚至是未来前往土卫六(泰坦)的着陆任务。一方面,越是深入了解火星再入过程中的气动特性,未来NASA的火星任务着陆点就能够越精确;另一方面,掌握了隔热罩和背壳的性能参数,这两件必要但却非核心部件就能做得更轻更高效。

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