软着陆,大致的意思就是安全的着陆月面,其着陆器本身基本不会有任何的损伤。它于硬着陆相反,硬着陆相当于直接撞向月面,着陆器基本完全损坏。
软着陆是指任何类型的飞机、火箭或航天器着陆于地面或水平,而不会导致机器上的任何东西被损坏掉。(这与硬着陆相反。)
阿波罗16号的登月舱,图:NASA
软着陆可以通过以下方式来实现:
l降落伞-通常是落入水中。或是溅落(指航天器坠入海洋)。
l垂直火箭动力着陆,通常被称为VTVL(垂直着陆被称为垂直起降,通常用于飞机以“水平”姿态着陆,而不是火箭——这一首次的壮举是由SpaceX在2015年12月22日通过轨道运载火箭实现的)。
l水平着陆(通常是无动力滑翔),如航天飞机;VTHL的HL部分。
l被捕获,如起源号(宇宙飞船)中的尝试,随后为其他的着陆方式。
软着陆可以与硬着陆形成对比。
嫦娥四号的软着陆过程
由于月球基本无大气层,所以嫦娥四号采用了垂直动力软着陆。与嫦娥三号不同的是,嫦娥四号的着陆路线是近乎垂直落下的。可以分为着陆准备阶段→主减速段→快速调整段→接近段→悬停段→避障段→缓速下降段,其中在着陆准备阶段会有如下操作:动力下降开始5 分钟,降落相机开机。以及在快速调整段会有:姿态快速调整,中增益天线逐步指向中继星,建立返向数传链路,同时回传降落相机抽帧数据。
嫦娥3号(左)和嫦娥4号(右)的动力下降过程对比图。图:论文《月球背面地形对软着陆探测的影响分析》,转自知乎/中国国家天文
什么是着陆器?
着陆器是一种航天探测器,它会朝着一个天文物体的表面降落并安全的停留在上面。着陆器与撞击探测器相反,撞击探测器进行的是硬着陆,并且探测器会以极高速度撞击表面,使其设备基本全部损坏,所以探测器在到达表面后就会停止一切的工作。与撞击探测器相比,着陆器进行的是软着陆,着陆后仍能正常工作,不过如果着陆器硬着陆的话,那么自然就会有一定的损坏而不能工作。
对于有大气的天体(如地球、金星、火星等等),着陆将会发生在进入大气层之后。在这种情况下,着陆器会使用降落伞来减速,并且必须要保持较低的终端速度以便于安全的着陆。有时在着陆器撞击表面前会发射小型着陆火箭(反推力,抵制引力),以降低撞击的速度。着陆可通过在起落架上控制下降和降落完成,并可能为低引力的天体增加着陆后的附件机制。不过,一些航天任务不会使用起落架(例如,月球9号和火星探路者号),它们会使用充气气囊来缓冲着陆器的撞击。
当航天任务计划使探测器进行高速撞击天体表面时(硬着陆),这种航天器被称为撞击探测器。
一些岩石天体已经成为了着陆器或撞击器探索的主题:其中包括地球的天然卫星月亮、行星金星、火星和水星以及土星的天然卫星土卫六、小行星和彗星等等。
嫦娥四号登陆器(左)和玉兔二号探测车(右),图:Loren Roberts for The Planetary Society
参考资料
1.WJ百科-英文版本(Soft landing (rocketry)/ Lander (spacecraft))
2.天文学名词
3.中国国家天文——haibaraemily
4.知乎
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