从前被人轻视,如今弯道超车,高光时刻的火星车到底有何黑科技?
2021年5月15日,注定是一个载入史册的时刻,这一天我国的天问一号搭载祝融号火星车,终于排除万难,成功在火星着陆,迎来了属于它的高光时刻。我国的火星探测计划,一路走来着实不易,由曾经被人轻视,寄人篱下,如今却一次性完成了美国十年完成的任务,可谓弯道超车。那么我国的祝融号火星车,到底有哪些黑科技,能支撑它一路走到今天?
天问一号着陆全过程纳米气凝胶防护服,轻质、防寒又隔热
我们知道,火星车在着陆火星和在火星巡视的过程中,分别有极热和极寒的情况,在极热环境下,需要将大量热量隔绝在体系外;而在极寒环境中,却要将仅有的热量保留在体系内。因此,我国的祝融号火星车用到了一种叫做纳米气凝胶的材料,它是一种隔热保温材料,完全可以适应这种环境。那么,它到底是何种存在呢,为何有这样的突出优势?
祝融号火星车
纳米气凝胶其实是一种由纳米尺度的固体骨架构成的三维立体网络,通过改变制备工艺参数,其密度可以做得比空气还轻,是世界上最轻的固体。同时,它是导热系数最低的固体,仅为空气的一半。学过传热学的朋友可能知道,如果一个物体的导热系数低,其热导率必然也低,热导率越低,则热量不易传递。也就是说,这种物体可以极大地阻止体系内外的热量传递,起到隔热和保温的作用。
纳米气凝胶压不跨鲜花
而三维的立体结构,使得纳米气凝胶具有极大地比表面积,如果将10克的气凝胶材料完全展开,它所占的表面就可以覆盖一个标准的足球场。纳米气凝胶材料,也因此斩获了十几项吉尼斯世界纪录。也是因为这样的三维立体结构,使得它具有非常轻的质量,这个质量有多轻呢?一块纳米气凝胶可以放置在同样大的鲜花上,而不会压弯或者压断鲜花。那么,除了神奇的材料助力天问一号,我们还有没有别的黑科技呢?当然是有的。深空探测网,为火星车保驾护航
我们知道,这次的祝融号火星车是由天问一号探测器搭载,要实现火星环绕、着陆和巡视的任务,大家有没有想过,这样一个在宇宙中孤零零的航天器,是如何进行飞行导航,并精准定位的呢?
天问一号在宇宙中飞行需要导航
其实,这里面涉及到一个重量级的技术,那就是分布全球的深空探测网。因为目前的外太空飞行器,因为即使问题,普遍不具备深空自主导航能力。简单地说,就是他们自己无法认路,必须依托一个地球测控系统的导航、跟踪和轨道测定保障。
深空探测
地面测控的主要方式,有地面无线电测距、测速,以及测角等。而在这些方面,我国其实早已布局。我国分别建成了新疆喀什35米口径深空站和黑龙江佳木斯66米口径深空站,并在地球另一侧建设了阿根廷35米口径深空站,实现了对深空探测器的全天候测距和测速。在这里,不得不说,我国的科学家的眼光之深远,真是因为有这些大国重器充当祝融号的大脑,才让它可以安全地在红色星球着陆。
新疆喀什35米口径深空站透视眼,火星生命无处遁形
深空探测网,为祝融号保驾护航,着实出彩。但是祝融号的透视眼,也不甘示弱。据介绍,祝融号火星车搭载了次表层探测雷达,可以对火星地表以下10米甚至100米深度的火星内部结构进行透视。这是一种基于火星车平台的高分辨率次表层地质结构探测雷达,是实现火星探测工程科学探测任务的重要载荷之一。
祝融号搭载了次表层探测雷达
火星车次表层探测雷达可以探测表面土壤厚度、冰层结构、获取火星地表和次表层超宽带全极化回波数据,还可以探测巡视区次表层结构,获取次表层地质结构数据。可以说,次表层探测雷达,是火星表层的透视眼,可以为我们极大地研究火星,让火星生命无处遁形。今天的火星探测取得这样的成就,这一路走来,确实不容易。从以往的受人轻视、寄人篱下,也曾经被印度超越,如今却华丽丽地转身。用一句流行的话来说:鬼知道我经历了什么!被人轻视,如今弯道超车,确实不易
我国一直有问鼎火星的计划,但由于我们在这方面的积累不足,于是选择了一个较为稳妥的方案与俄罗斯合作。因此,我们在2007年,与俄罗斯签署了萤火一号任务,也就是将我国的萤火一号搭载在俄罗斯的探测器中发射。其实当时的我们,也是有自己考量,就是想利用这次机会,学习探测火星的技术,并且那时候我们尚未建成深空探测网,导航能力欠佳,不足以独立开展火星探测。
我国的火星探测计划由来已久
但那次任务,俄罗斯的探测器在变轨中失败,而导致我国最初的探火任务夭折,这似乎是冥冥之中的天注定,注定我们的探火任务,必须要独立自主。于是,我国在2016年首次将火星探测任务立项,从此拉开了我国独立自主探测火星的序幕,直到今天开花结果。但为什么说我国此次任务是弯道超车呢?
搭载萤火一号的俄罗斯探测器任务失败
这是由我们这次任务决定的,我国首次的探火任务,就要实现环绕、着陆、巡视的任务,目前已经完成了前两项,其中着陆任务难度最大,巡视任务也将游刃有余的完成。要知道,在这个星球上,还没有哪个国家,可以一次任务完成这三项,就连火星常驻VIP完成这三个任务,都经历了10年时间。所以,从这个意义上讲,我国的火星车是一次华丽丽的弯道超车,迎来了属于它的高光时刻。为我们的航天人点赞!
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