新浪科技综合|科学大家|星辰大海：天问一号的奔向火星之路( 九 )_

火星的大气提供了一个很好的减速条件，只要做好气动外形和减速伞，接下来的减速过程就不需要消耗燃料，大气提供天然的减速作用力，而且还是个变减速的过程，速度越快减速效果越好，正好是所需要的性质。但是我们对火星大气并不熟悉，它总在变化，具有很大的不确定性，因此我们需要加强对这个过程的认知。
解决这个问题的思路是什么？我们决定要用较为先进、复杂的技术。尽管这会给我们的研制带来更多的困难，但能够对火星的不确定性有更好的容忍度。通过自己的努力，把不能把握的风险降到最低，这是我们工作的原则和设计初衷。因此我们采用了弹道-升力式进入火星大气。
进入火星大气的方式有多种，一种是弹道式，这是一种基本不用控制自旋、姿态的方式，像子弹、炮弹一样进入大气；还有一种是弹道-升力式进入，要通过对滚动倾侧角的调整，使它产生一定大小可调的升力，并对航迹进行控制。弹道式进入没有调节能力，适应性差，但它的控制简单；弹道-升力式进入能做调节却控制复杂。把控制、推进系统做复杂，就是为了对不确定性能够有更好的容忍度。但是它还有一个问题，就是在控制升力的阶段，本体的轴线跟来流方向要不一样才行，这就是所谓的需要有一个配平攻角。而到开伞的时候，就希望来流方向跟轴线方向是一样的，即零攻角。而我们既然选择弹道-升力式进入，就要兼顾这两个过程的衔接。
该如何解决它？采用的方式如下图所示，气动外形外壳伸出来的部分就是配平翼，刚进入大气的时候它是收拢的，在气动段减速基本结束之后，把配平翼打开，靠机动力对它的姿态进行调整，把攻角调整回来，这样来流方向跟开伞方向就是一个方向，来减轻尾流对开伞的影响。这个方案只花了大概15公斤质量的代价，因为它更多是靠气动力来产生姿态的改变。

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国外是怎么做的？美国在2011年好奇号时才采用弹道-升力式进入，之前采用的都是弹道式进入。它的弹道式进入也要解决攻角调整的问题，但采用的是抛配重改变质心的方式，在开伞前抛掉100公斤左右的配重，质心调整回来，然后再依靠气动作用，最终轴线跟来流方向保持一致。这套系统花费100多公斤的代价，我们只花了这种方案的约1/10 。这是在火星进入过程中，国际上第一次采用对气动外形进行调整使其能够进行攻角调整的方案，为火星进入的气动外形研究贡献了中国的智慧。