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为什么探测器进入各种行星的大气层都是加个隔热层很快地摔下去，能不能早早开伞慢慢飘下去？第1页

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这是一个超音速降落伞的问题。以好奇号（火星科学实验室MSL）为例，进入火星大气层的初速度大约是每小时1.8万km，此时高度大约是120km，而经历了2100度高温和剧烈减速阶段后，直到11km高度才打开降落伞，此时MSL着陆器的速度已经降低到每小时2000km，即每秒550米。火星和地球相比大气稀薄的多，密度比地球大气低1-2个数量级，火星大气这个高度上的声速是240米/秒，也就是说开伞速度远超声速，大约是2.3马赫。

我们知道，物体在流体中受到的阻力与空气密度、运动方向的投影面积A、速度的平方、阻力系数成正比：

但遗憾的是，在超音速情况下阻力系数不再是常数。

下图模拟了前体（探测器）和一个降落伞在 1.5马赫流体中的运动情况。左侧为压力场，右侧为速度场。超声速运动的前体（探测器）会在两侧形成锥形的激波，后侧形成尾流。

高速尾流进入到降落伞的伞盖中，流速降低，形成高压区，进而形成从伞盖到探测器的反向气流（右图蓝色区域）。

反向气流会完全破坏探测器的锥形激波，在探测器后方形成高压区，并且降低了降落伞附近区域的流速。此时伞盖内部的压力降低，内外压差变小

于是降落伞开始收缩。

随着降落伞收缩，反向气流也随之消失，前体（探测器）周围的锥形激波和尾留得以重新建立，降落伞重新打开……于是又回到了第一张图。

如此循环往复……

取自 Steve Lingard “SUPERSONIC PARACHUTES” https://solarsystem.nasa.gov/docs/11%20-%20Supersonic%20parachutes%20Lingard.pdf

因此降落伞在超声速的时候是非常不稳定的，如上所示的这种振荡现象大大降低了降落伞的阻力系数。

上图：不同形状的降落伞在不同马赫数（横轴）下的阻力系数（纵轴）。

盘-缝-带（DGB）构型的降落伞经过了大量检验，已经被证明具有较好的超音速特性，需要在3马赫以下的速度展开。近年来的几个火星探测器（好奇号、勇气-机遇号、火星探路者号）均采用了这种构型，实际都是在1.7-2.3马赫左右的速度下展开的。此时探测器的动能相比初入大气层时已经削减了99%。