为什么高科技的航天探测器和飞船还在使用原始的降落伞呢，没有更有科技含量的降落手段吗？

这个问题非常有意思，也触及到了航天工程中一个很常见的“为什么还用老一套”的疑问。的确，当我们想到“高科技”时，脑海里会浮现出各种炫酷的、颠覆性的技术。但当我们审视航天器降落时，降落伞这个看似“原始”的装备，却依然在现代任务中扮演着至关重要的角色。这背后，其实是对物理定律的极致运用，以及在极端条件下实用性、可靠性和成本效益的综合考量。

降落伞：一个被低估的“老朋友”

首先，我们得承认，降落伞确实是一种非常古老的减速技术。但古老并不意味着落后，而是因为它的基本原理——利用空气阻力来降低速度——在物理学上是极其高效且可靠的。想象一下，当航天器以每秒数公里的速度冲入大气层时，需要克服巨大的动能。降落伞做的就是将这种巨大的动能通过与空气分子的摩擦，一点点转化为热能并消散掉。

为什么它依然是首选？

1. 无与伦比的可靠性与成熟度： 这是降落伞最核心的优势。它的工作原理相对简单，经过数十年甚至上百年的发展和无数次的实地验证，其设计、材料、制造工艺都极其成熟。在生死攸关的航天降落过程中，可靠性是压倒一切的。我们很难想象一个全新的、未经充分验证的降落技术，在第一次执行任务时就承担起让昂贵、承载着宝贵科学仪器甚至生命的航天器安全着陆的重任。降落伞的风险是可控的，而且已经降服了无数次。

2. 效率与轻便的平衡： 降落伞能够产生极大的空气阻力，以相对较小的质量和体积实现显著的减速效果。想想看，一个大型降落伞在展开后能覆盖相当大的面积，捕捉空气。相比之下，要达到同等的减速效果，可能需要庞大而沉重的推进系统，这会显著增加航天器的质量，进而需要更强大的火箭来将其送入太空，形成一个恶性循环。降落伞的“轻便”特性，在航天器设计中是非常宝贵的。

3. 适应性强： 不同大小、形状和材料的降落伞，可以针对不同的大气密度、速度和航天器质量进行设计和优化。从火星探测器的稀薄大气到地球的稠密大气，降落伞都可以通过调整尺寸和展开方式来适应。

4. 成本效益： 相比于复杂的推进系统或一些更前沿的降落技术，降落伞的制造成本相对较低。在航天项目预算有限的情况下，选择成熟可靠且成本可控的降落伞，可以节省大量的研发和制造成本，将更多的资源投入到科学探测本身。

有没有“更有科技含量”的手段？当然有！

虽然降落伞仍然是主力，但这并不意味着航天界没有探索或使用其他更“科技感”的降落方式。而且，很多任务会采用组合式的降落策略，将多种技术结合起来，以达到最佳效果。

1. 反推火箭（Retrorockets）： 这是最直接、也是最“科幻”的减速方式之一。在接近着陆点时，点燃反向喷射的火箭发动机，利用反作用力抵消速度。

应用： 几乎所有的软着陆任务都会某种程度地使用反推火箭，尤其是在最后阶段，以实现精确的控制和平稳的着陆。例如，阿波罗登月舱在月球表面的最后几米就是靠反推火箭实现的。SpaceX的猎鹰9号火箭一级回收，也是通过反推火箭实现精准降落。
技术挑战： 需要携带额外的燃料和发动机，增加了系统的复杂性和重量。精确控制火箭推力以实现软着陆是技术难点。

2. 气囊减震（Airbags）： 在某些不需要精确着陆点，或者目标表面崎岖不平的情况下，气囊是一种非常有效的减震手段。

应用： 最著名的例子是NASA的“探路者”号（Pathfinder）火星探测器和其搭载的“旅居者”号（Sojourner）火星车。探测器被包裹在巨大的气囊中，在进入火星大气层后，通过降落伞减速，然后直接被气囊弹跳到地表，最终自行滚出。
技术挑战： 气囊的设计需要承受巨大的冲击能量，而且着陆后需要探测器能够自行脱离气囊并开展工作。对于大型探测器，需要非常庞大的气囊系统。

3. 天空起重机（Sky Crane）： 这是一种非常独特且高难度的降落技术，用于将重型探测器精准地投放到地表。

应用： NASA的“好奇”号（Curiosity）和“毅力”号（Perseverance）火星车都使用了天空起重机。在进入火星大气层后，探测器通过降落伞和反推火箭减速至一定高度，然后一个带有推进器的平台悬停在空中，用缆绳将探测器缓缓放下，待探测器接触地面后，平台立即飞走，避免碰撞。
技术挑战： 整个过程对导航、控制和通信的要求极高，需要精确到厘米级的定位和稳定的悬停能力。燃料消耗也很大。

4. 推进式着陆（Powered Landing / Propulsive Landing）： 这是指完全依靠火箭发动机来控制下降速度并实现软着陆。

应用： SpaceX的星舰（Starship）就计划采用一种全新的推进式着陆方式，通过改变发动机推力方向和大小来控制姿态和下降，最终实现垂直着陆。一些小型探测器或月球着陆器也使用这种技术。
技术挑战： 需要非常强大的和高精度的发动机控制系统，以及充足的燃料。对于像星舰这样巨大的航天器，这种方式的难度呈几何级数增长。

5. 空气动力学翼面（Aerodynamic Surfaces / Wings）： 在一些行星（如土星的泰坦）或具有较厚大气的星球，可以考虑使用可以展开的机翼或者类似滑翔翼的设计，来进一步减速和控制下降轨迹。

应用： 虽然尚未在实际的行星着陆器上大规模应用，但欧洲空间局（ESA）的“惠更斯”号（Huygens）探测器在降落土卫六时，就利用了土卫六大气层的阻力，并结合了可调节的旋翼（类似降落伞的一种），来控制下降速度和姿态。
技术挑战： 需要考虑材料在极端环境下的可靠性，以及在高速下降过程中展开和控制翼面的稳定性。

降落伞的“升级”

即便是在使用降落伞，也不是一成不变的。现代降落伞技术也在不断进步：

复合材料： 使用更轻、更强韧的新型材料，提高降落伞的耐高温、抗撕裂性能。
智能控制： 结合传感器和计算机，实现更精确的展开时机、多级展开（例如先用一个小伞拉出主伞，避免缠绕），甚至在某些情况下可以实现一定程度的转向。
形状优化： 设计出具有更好气动特性的降落伞形状，以获得更稳定的下降轨迹和更小的摆动。
双降落伞系统： 在火星等稀薄大气中，常常会使用一套主降落伞系统，加上一套备用降落伞，以应对主伞失效的风险。

总结：

高科技航天器之所以还在使用降落伞，并非因为技术停滞，而是因为它在特定场景下仍然是最实用、最可靠且成本效益最高的解决方案。降落伞就像是航天工程中的“万金油”，它的背后是对物理学原理的深刻理解和工程实践的极致优化。

然而，航天界从未停止对更先进降落技术的探索。反推火箭、天空起重机、气囊以及未来的推进式着陆，都在不断挑战极限。未来，我们很可能会看到更多组合式的降落策略，将降落伞的可靠性与新兴技术的精准性和灵活性相结合，以应对更复杂、更严苛的航天任务需求。所以，下次看到航天器伸展出那熟悉的伞状结构时，不妨多一份敬意，因为那正是无数智慧和心血凝结而成的可靠保障。

网友意见

花十块钱能解决的时候，你干嘛要花10000块呢？为了炫富？

想象一下应用“量子技术“的航天器降落，嗯，想象不到。

霍尔推进器是电推，对于降落来说，就还是反推减速，理论上可行的啊！

关于离子推进器（其中包括霍尔推进器）的原理以前写过一篇文章。

有的天体没有大气，所以降落伞肯定就不好使了，比如月球，除了反推还能咋的，用脸直接拍地上？

这里就可以试试用电推？然而电推发动机达到像化学火箭一样的可以实现降落的推力，需要非常大的供电功率。对于火星探测器这样尺寸的航天器，得背个正常尺寸的核电站，这在小小的航天器上是不可能的。

而对于有大气的天体，比如火星就有更多的减速选项了，首先航天器可以在火星飞在椭圆轨道，近地点会有一些稀薄大气，每绕一圈就蹭一下，一点点减速。

当速度降到一定程度就可以一猛子扎大气里去了。这时候航天器的速度还是非常快，超高音速，空气阻力可以撕碎航天器，而且产生局部极高温度可以熔毁它。

所以航天器得有这么个大锅盖给它一个合理的气动外形，还隔热，让金贵的探测器别烧坏了。

下图一个意思，虽然不是好奇号。

在速度降低很多后，本题主角——降落伞终于登场了。

虽说都叫降落伞，长得也没有多精彩，但是这玩意跟普通跳伞旅游的降落伞完全不是一个东西。好奇号的降落伞是在超音速状态打开的。轻量化，高可靠性，高性能。

为了测这种降落伞，NASA可是下了不少功夫，为了模拟火星稀薄大气减速效果还开发了一个两级小火箭。

好奇号它弟毅力号2020年7月发射，它的NASA的JPL已经验证了它的超音速降落伞。

航天器在通过降落伞进一步减速以后，还是不能够直接落在地上。有的航天器就通过缓冲气球摔在地上，但是这样还是对航天器上超级精密的探测仪器有冲击。

所以还有和登月差不多，用火箭反推的最终降落方式，这样可以避免航天器在降落过程中收到撞击，保护精密设备。

但是火箭反推扬起来的沙尘很要命，会遮挡航天器上精密的光学仪器，各种实验室花了巨量钱开发，又打到火星上的光谱仪，结果一把沙子就给挡住了，这不悲剧吗？也不能派个人上去擦擦。

所以就有了一种更加酷炫的降落方式。天空起重机！好奇号和毅力号都是这种降落方式。

在降落伞结束使命后，一个叫做“天空起重机”的火箭动力飞行平台开始点火反推、减速，在接近地面后用钢缆把航天器放下去，就像起重机一样。

在火星车成功平稳降落后，钢索被释放，天空起重机寿终正寝，就飞跑了。这样既避免了撞地冲击，又避免了沙尘使得光学仪器失效。就是有点重，而且好贵啊！

还有一个项目也用了火箭反推降落，就是马斯克的火星殖民大火箭Starship，星舰。

毕竟运载火箭反推降落，SpaceX还是有相当丰富的成功经验的嘛。而且这火箭到了火星，还得回来，好像也不方便用别的降落方式。

关于SpaceX：

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