火星车太阳翼如何解决除尘问题？

　　火星车是指在火星登陆用于火星探测的可移动探测器，是人类发射的在火星表面行驶并进行考察的一种车辆。20世纪末到21世纪初，美国相继发射了4辆火星车，即＂索杰纳＂号、＂勇气＂号、＂机遇＂号和＂好奇＂号。探测车的质量从11.5千克的微型探测车，发展到约900千克的中型探测车，最远的行驶距离已经超过马拉松比赛的长度。目前，美国国家航空航天局和欧洲航天局都有火星车发射计划。
　　火星车设计时，首先需要考虑风的影响。通常情况火星表面的风速夜间时为2米/秒，白天为6 8米/秒，虽然火星表面气体密度只有地球表面的1/120，但是火星风仍然可以导致尘埃飞扬。发生尘暴时，风速更可以达到50米/秒以上。
　　火星车工作在火星表面，不可避免地会受到火星尘的影响。火星尘主要是由4个因素导致的:发动机羽流喷射、着陆冲击、火星车移动携带和自然激扬。对火星车而言，影响最大的因素是火星尘暴引起的火星尘自然激扬。
　　火星尘的影响主要包括:吸附在光学设备表面，导致其成像性能的降低;进入机构内部，影响其正常运动;吸附在太阳电池阵表面，影响太阳电池阵的输出功率;热控涂层表面黏附火星尘后会导致其性能下降，改变探测器的温度分布;火星车释放过程中如转移机构上附有火星尘，则影响车轮与转移机构间的接触状态，影响释放过程的安全性。最直接的影响就是导致太阳能中肋输出功率下降，
　　勇气号
　　机遇号
　　基于＂索杰娜＂号火星车获得的数据，尘埃覆盖率为0.28%/天，太阳能电池发电效率衰减率为0.29%/天。基于＂勇气＂号火星车获得的数据，前150天衰减率为0.2%/天，之后衰减率为0.06%/天。
　　为了降低火星尘沉积对火星车太阳能电池输出功率的影响，各国会采用以下几种除尘方法。
　　(1）自然除尘。利用火星风进行尘埃清除。在低气压的火星环境下，除尘所需要的风速比在地球大气压下的要高，当在火星风速大于35米/秒时，才能清除大部分微尘。而从＂海盗号＂探测器对风速100多天的探测结果表明:其着陆点的最大风速仅为25米/秒，因此通过风除尘的方案可靠性差。
　　(2）机械除尘。利用擦拭、喷吹、摇动、振动或超声波等方式除尘。擦拭除尘类似汽车雨刮，但在擦拭过程中，火星尘颗粒可能会划伤太阳能电池表面。喷吹除尘是采用压缩气体直接喷吹太阳翼上的微尘。摇动、振动除尘则需增加摇动、振动机构，或利用太阳翼自身驱动机构实现太阳翼的抖动。还可以增加超声波发生器，利用超声波除尘。机械除尘方法均需要付出较大的代价。
　　(3）静电除尘。火星尘在射线作用下以及在与大气摩擦中会产生电荷，利用电荷同性相斥的原理，实现除尘。
　　(4）隔离除尘。可以选用滚轴更换薄膜方案或者充气脱膜方案。滚轴更换薄膜方案中，薄膜位于太阳翼上部，阻挡灰尘，当薄膜变脏时，通过滚动滚轴，更换干净的薄膜。充气脱膜方案将带有囊体的透明薄膜覆盖在火星车太阳翼上，灰尘直接落在透明薄膜上，当薄膜落尘较多时，通过充气膨胀薄膜囊体，实现薄膜与太阳翼脱离。
　　但这两种方案均无法长期保证除尘效果。
　　(5）表面工程技术除尘。利用表面工程技术实现太阳翼除尘，具有代价小，性能稳定等特点，具有较大的发展前途。目前，这一技术的典型代表就是超疏基结构。构建超疏基表面的结构通常需要两个步骤，一是在材料表面构建微观结构，如脊状结构、
　　柱状结构、球状结构等;二是在粗糙的表面修饰低表面能物质。由于降低表面能在技术上容易实现，因此超疏基表面制备技术的关键在于根据材料特性采取合适的技术构建合适的微观结构。