从玉兔到祝融中国航天迈向星辰大海的见证者

　　6月11日，国家航天局在北京举行天问一号探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，公布了由祝融号火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、＂中国印迹＂和＂着巡合影＂等影像图，这标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。
　　自从上世纪五十年代人类开启航天时代以来，我们对世界的认知就在不断被它改变。无论是在地球上气象预报、通信服务、导航定位等与生活息息相关的科技，还是离开地球后载人航天、月球登陆、深空探测等与星辰大海梦想相关的探索，航天技术正在逐渐改写人类的历史进程，而航天科技是人类进入文明社会以来的最高成就之一。
　　火星车尚未驶离着陆平台时着陆点全景图（图源：国家航天局）
　　一、嫦娥到天问：从月球到火星的跨越
　　中国航天作为后起之秀，经过几十年秣马厉兵积累，在进入新世纪后开始展现一鸣惊人的力量，最重要的标志就是嫦娥探月、天问一号火星探测等科学类深空探测任务的突飞猛进，所有相关探测任务全部成功。从月球到火星，每一步都是巨大的跨越。
　　嫦娥五号的流程极其复杂，是近些年人类航天任务的极致之一
　　2007年10月，嫦娥一号掀开嫦娥探月工程大幕；2010年10月，嫦娥二号发射，进一步对月球全面研究，飞到了距离地球150万千米的日地拉格朗日二点，再近距离飞掠图塔蒂斯小行星；2013年12月，嫦娥三号和玉兔一号着陆月球，代表人类时隔37年再次访问月球表面；2018年5月到2019年1月，鹊桥号成为人类唯一地球/月球背后通信中继卫星，在它的帮助下嫦娥四号和玉兔二号实现人类探测器首次在月球背面软着陆，一直工作至今！2020年11月到12月，由轨道器、返回器、着陆器和上升器四大部分构成的嫦娥五号，经过一系列复杂操作，成功将1731克月球样本成功带回地球，这已经是人类时隔44年再次带回月球样本！
　　中国行星探测＂天问＂系列首个任务天问一号的Logo（图源：国家航天局）
　　中国＂天问＂系列行星探测计划，则是中国航天人要用实际行动解答两千年前屈原在长诗《天问》中发出的 ＂九天之际，安放安属？＂和＂日月安属，列星安陈？＂的旷世之问，第一站就是火星。基于嫦娥探月工程的积累，天问一号在一次任务中同时挑战＂环绕＂、＂着陆＂和＂巡视＂三大工程目标，实现对火星从天到地的立体观测。目前，天问一号环绕器在火星上空忙碌运行，祝融号火星车（巡视器）已经在火星表面开始正常工作，科学研究数据正在逐渐传回。从地球到火星5500万到4亿千米远，但是被天问一号变成了＂地火零距离＂！
　　二、玉兔和祝融：航天科技集大成者
　　在地外天体探测方面，人类主要有四大类任务：惊鸿一瞥的＂飞掠＂，登高望远的＂环绕＂，观天测地的＂着陆＂和自由移动的＂巡视＂。其中＂飞掠＂类任务不会入轨环绕，是兼职任务或早期技术不成功时的无奈之举。＂环绕＂类任务能从整体上长期观测天体，但毕竟飞在高空无法＂近距离接触＂。＂着陆＂类任务往往只能定点，无法移动，成为限制它科学研究的＂鸿沟＂。
　　天问一号着陆器携带祝融号最后着陆阶段艺术效果图（图源：国家航天局）
　　而＂巡视＂类任务，是人类地外天体探测的最高成就所在。一方面，它本身可以自由移动，携带多种科学仪器探测多地多个有价值研究目标，大大丰富了科学产出价值；另一方面，它背后的成功，往往需要＂环绕＂类任务进行前期铺垫，选择目标着陆区域、服务于信号中继转发等，也需要＂着陆＂类任务积累的技术完成至关重要的着陆过程。因此，任何一个巡视器的成功运转，背后都是一整套工程技术和科学技术的成熟体系。
　　玉兔号和玉兔二号是月球巡视器，是嫦娥探月工程的精华，它们分别位于月球正面和背面。月球被地球潮汐锁定，自转一周的时间与围绕地球公转一周的时间相同，均为约28天，这也导致了月球上白天和黑夜漫长。月球几乎没有大气，白天和黑夜的温差巨大，从零上100到零下200摄氏度之间变化。在白天，三结砷化镓太阳能电池板收集能量，让玉兔们全力工作，但在月球＂正午＂时停下休息；在夜晚时，则需要进入休眠状态等待唤醒，熬过漫漫长夜，还需要使用放射性同位素元素钚-238＂核电池＂释放的热量进行保温并尝试发电。
　　嫦娥三号和玉兔号的两器互拍（图源：国家航天局）
　　玉兔二号还是个国际化的小兔子。在嫦娥四号和玉兔二号的几个核心设备中，低射频电探测仪是与荷兰合作，月表中子与辐射剂量探测仪是与德国合作，中性原子探测仪是和瑞典合作。直到2021年6月，玉兔二号依然在月球背面正常工作，作为唯一触碰过月球背面的巡视器，它为人类带来了大量有关月球的科研话题。
　　在玉兔们的基础上，祝融号更是中国巡视器技术极致的体现。火星的环境比月球还要苛刻，它距离太阳更远，太阳能密度只有在地月系统附近的40%左右；火星上地形地貌也更加复杂，会对运动系统造成较大的威胁；火星上还会时常发生全球性的沙尘暴，不仅影响太阳能的获取，还可能对科研仪器造成较大威胁。
　　祝融号的外观结构（图源见水印）
　　为此，祝融号进行了全方面升级。它使用4片巨大的 ＂蝴蝶型＂太阳能电池阵列确保太阳能收集效率，电池阵列使用了防尘涂层技术，应对火星＂极端天气＂。在夜晚时，纳米级气凝胶和正十一烷集热窗等温控技术为科研仪器保驾护航。它的机身使用可升降主动悬架结构，六个轮子均独立驱动，可自由转向，多轮悬空时依然可以自由移动。通过＂蠕动＂、＂蟹行＂和＂踮脚＂等复杂机械操作，这辆＂火星六驱越野车＂，也可以在恶劣地形下纵横驰骋。
　　作为我国的首次火星探测任务的焦点，祝融号也携带了6台科学仪器。导航地形相机，可拍摄火星高清广角大图，这是广大航天爱好者最期待的＂美图＂来源；多光谱相机，可获得岩石土壤光谱数据，助力全世界科学家研究火星演化过程；表面成分探测仪，着实的＂黑科技＂，激光诱导击穿光谱仪能在数米外用激光将岩石烧蚀成等离子体，然后利用短波红外光谱显微成像仪远程分析；此外，还有次表层探测雷达＂刺穿＂地面，一探火星土壤和浅层地下的结构；表面磁场探测仪，探索火星支离破碎偶极磁场的秘密；气象测量仪，则能了解火星表面的＂风云变幻＂。
　　三、航天科学普及：玉兔和祝融成为最好的IP
　　随着中国航天不断取得各种突破性成就，民众的参与度和热情也在快速提升，中国航天人也在通过创意设计融入更多中国文化元素到航天任务中，不断为大家奉上各种文化盛宴，让民众分享中国航天带来的成就感。
　　从命名方面，鹊桥、嫦娥、玉兔、天问、祝融等都选择了中国几千年历史传说中关于宇宙、月球和太空想象出来的浪漫名字。例如祝融号的命名，经过了全球征名、专家评审、网络投票等层层遴选过程，最终选择了这个中国＂火神＂去触碰火星。这不仅是中国文化长时间沉淀的结果，也是中国人新时代文化自信的见证。这种例子在中国航天比比皆是，天宫、神舟、天舟、墨子、悟空、慧眼、张衡、风云、北斗，这些都成为了中国航天器的名字，浪漫无比。
　　祝融号和着陆平台利用分离相机完成的＂火星合影＂（图源：国家航天局）
　　在具体工程实践中，在满足工程应用需求后，航天人也通过精妙的设计满足民众的热情。例如2021年6月11日，国家航天局正式公布了祝融号着陆火星后与着陆平台的高清合影大图，这种合影方式也开创了人类地外天体着陆任务的先河，完成这个创意动作的是独立的分离相机：祝融号先把它放到约10米远后，再返回着陆平台附近，一起对着自拍相机完成合影动作，这个创意设计让人眼前一亮。
　　此外，祝融号的轮子上也刻了＂中＂字，它的每一圈运动，都会在火星上印下中国的痕迹。在它的＂眉头正心＂位置，是一个＂火＂字，来自南宋官印＂桓术火仓之印＂。在着陆平台国旗旁边，还带有北京冬奥会吉祥物冰墩墩和雪容融的图像。每一点设计，都是一种独特的浪漫！
　　祝融号火星车上的＂火＂、车辙上的＂中＂和着陆平台上的冬奥会吉祥物图片（图源：国家航天局）
　　祝融号火星车上的＂火＂、车辙上的＂中＂和着陆平台上的冬奥会吉祥物图片（图源：国家航天局）
　　祝融火星车的微博号内容截图
　　玉兔二号微博号和祝融号微博号之间的互动
　　在社交平台上，玉兔和祝融也体现了中国航天科普的巨大进步。让它们吸粉无数的，不仅因为它们是各种官方信息的推介平台，让大众第一时间获取最新消息。还因为它们有时幽默风趣，有时可爱＂呆萌＂语言带来的亲近感。从玉兔到祝融，拟人化的科普互动瞬间拉近了与普通大众、特别是年轻用户的距离，让原本高精尖的天文探索引发共鸣，也为科普出圈拓展了用户基础，打开了想象空间。对所有网友来说，玉兔、祝融等的每一条微博，都是国家太空探索事业取得突破的珍贵记载，共同见证。
　　注：本文已首发＂中国国家天文＂，转载请联系＂中国国家天文＂。
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