火星北半球即将进入漫长的冬季,我国祝融号火星车如何应对?
火星是地球的一个"近邻",其中也是太阳系内最接近地球自然环境状态的一颗行星。截至目前,人类共向火星发射了近50颗探测器,数量仅次于月球。特别是在2021年,我国"天问一号"、美国毅力号、阿联酋希望号三颗火星探测器又抵达火星,掀起了人类对火星探测的新高潮。
祝融号的使命
2021年5月22日,我国"天问一号"着陆器成功在火星北半球的乌托邦平原低洼地区着陆,并且顺利释放出"祝融号"火星车,这是我国第一架在地球以外行星上着陆的探测器。"天问一号"和"祝融号"一个在天上,一个在地上,形成了立体化火星探测的格局。
其中,"天问一号"依靠携带的高分辨率相机、矿物光谱分析仪、磁强计等荷载,重点对火星的大气组成、气候特征、地形地貌、土壤特征以及火星磁场等开展监测。而"祝融号"火星车依靠携带的火星表面成分探测仪、多光谱相机、导航地形相机、表层探测雷达等仪器,重点对着陆点附近的地形、岩石特征、气象条件、土壤结构、磁场情况等开展实地监测。
截至目前,"祝融号"火星车已经行驶了约1.9公里,对乌托邦平原降落点附近的地形地貌、土壤特征、大气成分、气象条件等进行了全方位的探测分析,并且寻找到了火星表面被水冲蚀的痕迹,圆满完成了既定的目标任务,而且大大超过了设计90天的运行寿命。
从目前看,"祝融号"的能量充足,各种仪器设备运行正常,将继续向乌托邦平原南部的古代海陆交界区域行驶,每行进一步、每获得一些数据,都将是超额完成的,可谓这个火星车给了我们极大的惊喜。祝融号需要面对的严峻挑战
虽然"祝融号"火星车配备有自主感应系统,能够根据火星表面的环境状况,来及时调整和实施行进策略,但是由于火星距离地球相对于月球来说,还是显得过于遥远,再加上火星表面的气候和地球实在过于复杂,火星车的行动必须要经过地面控制中心的研判和确认之后才能实施,所以火星车的行进速度比较缓慢,这也是出于对火星车安全角度考虑,不得不采取的措施。
像之前美国在火星上释放的勇气号、我国在月球上释放的玉兔一号,都因为行驶速度过快,不是被岩石卡住,就被表面灰尘所遮盖,太阳能补给跟不上最后报销了。
火星的自转周期和自转倾斜角度与地球差不多,但是公转周期却比地球长一倍,因此火星上在围绕太阳公转的过程中,也会产生四季交替的现象。在夏季时,火星赤道表面白天温度能达到30摄氏度,而在冬季白天的温度将下降到-100摄氏度以下,极地区域甚至降到-170多摄氏度。目前,"祝融号"所在区域,已经进入到温度很低的冬季,将面临着比夏季更为严峻的挑战,主要体现在低温和沙尘方面 。
如果应对挑战
关于低温问题。 祝融号在设计时,其太阳能电池板完全展开的面积比较大,这样设计的好处,就是能够吸收更多的太阳能,即使是冬季太阳辐射强度下降的情况下,也能将较多的太阳能转化成电能。另外,火星车的构成材料以及各种仪器设备,都使用了或者表面覆盖着能很好抵御低温的材料,从而为火星车行驶和仪器设备正常工作提供了保障。
关于沙尘问题。 虽然火星的大气层比较稀薄,但是由于地表没有液态水,表面岩石和土壤在长期的太阳辐射作用下,碎裂和分解效应非常强烈,再加上火星表面引力较弱,使得火星表面遍布沙丘地貌,即使有微弱的风力也会卷起漫天黄沙。
在冬季,由于昼夜温差更大,空气流动更为明显,沙尘天气更易出现,从而对火星车特别是上面的太阳能板的正常运行造成巨大威胁。一旦太阳能板上覆盖上较多的灰尘,发电效率肯定大打折扣。为此,在"祝融号"设计时,其太阳能电池板的构成材料,采用了一种叫做超疏基的物质,可以有效降低沙尘与电池板之间的附着能力,很容易随着火星车的运动而吹掉上面的灰尘。
除此之外,当"祝融号"监测到火星表面气象条件变得非常恶劣时,地面控制中心的人员还会进行实时研判,适时减少火星车的运动速度和运行强度,最大限度减少能源的消耗。
此次火星北半球即将进入漫长的冬季,这对于"祝融号"来说,上述抵御不利气象条件的特点,将得到充分地发挥。一旦这些措施还不能保障火星车安全的话,那么后续火星车将会启动自动休眠状态,适时给自己断电,在找到适宜的场所之后,就将"猫起来"过冬了,也就是说可能过一段时间,"祝融号"就将暂时与我们失去联系。
不过,大家不要担心,待天气逐渐转暖、火星表面的气候条件变得适宜时,火星车将会实施自主唤醒程序,重新投入到紧张有序的工作中。
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