火星進入嚴酷的冬季,祝融號暫時休眠!為什麼美國的毅力號不用?

火星進入嚴酷的冬季,祝融號暫時休眠!為什麼美國的毅力號不用?

2020年,來自中國的「天問一號」、美國的毅力號以及阿聯的「希望號」三枚火星探測器,抵達了地球的近鄰-火星的軌道上,其中我國和美國的探測器在火星表面上釋放了火星車,對火星表面的地形地貌、岩石和土壤構成、大氣層、磁場等情況進行實地探測,均取得了豐碩的成果。

中心發射返回了940GB的海量數據,我國的科學家們正在緊鑼密鼓地對這些數


祝融號抵抗低溫和沙塵暴的能力

我國的祝融號火星車的著陸地點,位於火星北半球的烏托邦平原的低洼地區。從去年的5月到今年的5月中旬,祝融號在火星表面的行駛總里程,達到了1921米。在軌運行的「天問一號」與在火星表面運行的祝融號,二者實施了對火星的立體化探測,共向我國的地面探測中心發射返回了940GB的海量數據,我國的科學家們正在緊鑼密鼓地對這些數據開展解譯、分析和研究。

在火星表面運行的祝融號,二者實施了對火星的立體化探測,共向我國的地面探測


祝融號火星車在著陸以後,利用它攜帶的高解析度相機,在烏托邦平原的著陸區上空,探測到了若干次大規模的沙塵暴活動,遮天蔽日的沙塵將大部分的太陽光線阻隔在外,從畫面上看火星表面呈現出比較黯淡、深黃色的環境,更加顯示了火星表面嚴酷和毫無生機的自然環境。

祝融號在火星表面的行駛總里程,達到了1921米。在軌運行的「天問一號」與


祝融號火星車在結構設計上,充分考慮了火星表面的這種嚴酷環境,特別是在應對低溫和沙塵侵擾上有著獨到之處。比如,為了應對冬季火星的低溫環境,火星車電池板「翅膀」的中間、車身的頂板之上,配備有兩個圓形的透明薄膜,它的學名叫做「集熱窗」,可以在太陽光線照射到薄膜之後,將一些熱量保留在火星車的本體之內,從而確保火星車內部的各種儀器設備免遭低溫的影響。

點,位於火星北半球的烏托邦平原的低洼地區。從去年的5月到今年的5月中旬,


為了應對火星表面的強烈沙塵環境,祝融號也有著高效的應對措施,主要來說有四個特點,一是太陽能電池板具有定向跟蹤功能,就像「向日葵」一樣隨著太陽在空中的移動方向而轉向;二是構成電池板的表面覆蓋著一層特殊的材料,可以有效隔絕灰塵的粘附,一有空氣流動灰塵就很容易被吹掉;三是電池板在運行時,會有一定的傾斜角度,灰塵在重力作用下會自然地掉落;四是在強烈風沙天氣條件下,祝融號可以改變自身的運行模式,來儘可能地減少能量的消耗。


祝融號已經進入「冬眠」狀態

進入5月份以後,火星的北半球正式步入冬季,即使是白天的最高氣溫,也降到零下20攝氏度以下,在夜晚最低溫度甚至降到了零下100多攝氏度,再加上火星冬季仍然頻繁發生沙塵暴,而且太陽光線的高度角變得很低,此時太陽輻射強度大大減少。

祝融號抵抗低溫和沙塵暴的能力我國的祝融號火星車的著陸地

在這樣的環境下,祝融號火星車的能源補給能力逐步減弱,而且相關的保溫措施對能量的消耗也進一步增大,所以,為了應對這種嚴酷的自然環境,最大限度保障火星車的安全,祝融號火星車按照既定設計方案,已經轉入到了冬季模式運行,即不再開展探測活動,實施了暫時的「冬眠」策略。

層、磁場等情況進行實地探測,均取得了豐碩的成果。


由於祝融號火星車能夠自主檢測太陽輻射強度的變化,待太陽輻射逐漸增強,達到一定水平之後,會自動從「冬眠」狀態恢復過來。預計到今年的12月份,隨著火星北半球春天的到來以及強烈沙塵天氣的消散,祝融號將重新「披掛上陣」,繼續開展相應的探測活動。

美國的毅力號為何不用休眠

無論是火星車還是月球車,這樣的著陸探測器之所以能夠在地外天體上面行進,最重要的就是有效的、充足的能源供給。從歷史上人類研製的探測器,其能量供給方式有兩種,一個是利用太陽能,另外一個是利用核能,通過將太陽能或者核裂變釋放出來的能量,轉化為電能,供探測器本身以及各種儀器設備運行時使用。

我國之前發射的玉兔號月球探測器,和祝融號火星車一樣,採用的是太陽能供電方案,這種供電模式受氣溫和自然環境的影響較大,如果太陽的高度角很小、環境中充滿沙塵的話,那麼太陽輻射強度就會明顯減弱,祝融號就面臨著這樣的問題。同樣,美國之前在火星上發射的洞察號探測器,也會定期進入「冬眠」狀態。

測器在火星表面上釋放了火星車,對火星表面的地形地貌、岩石和土壤構成、大氣


而美國此前發射的好奇號和最近發射的毅力號火星車,採用的是核能供電模式,即利用放射性同位素熱發電機進行供電,車身上面裝載有放射性元素,通過放射性衰變持續供應能量,因此基本上不受火星表面的沙塵和漫長冬季的影響。

望號」三枚火星探測器,抵達了地球的近鄰-火星的軌道上,其中我國和美國的探


從某種意義上來說,核能的供電模式相較於太陽能供電,更具穩定性,另外由於有較為強大的動能保證,所以探測的範圍、行進的速度也要優於太陽能供電。不過,從祝融號和毅力號的對比看,我國的火星車在一些方面也占有優勢,比如六輪驅動設計、某些儀器設備性能更為先進,同時還擁有理論上的無限使用壽命,這些毅力號都是「望塵莫及」的。

2020年,來自中國的「天問一號」、美國的毅力號以及阿聯的「希


雖然我國在太空探測方面的起步很晚,但是發展速度一點也不慢,在很多方面都有「迎頭趕上」之勢,無論是月球取土返回,還是天宮空間站建設,都讓世人為之矚目。後續,我國將在玉兔三號月球車、海王星探測器的研製上,採用核能供電的設計模式。此外,我國自主研發的霍爾引擎,在太空飛行器推力效率上也將會有大幅提升,不久的將來,我國肯定會在太空探測方面,真正進入航天的星際時代!

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