國(guó)家航天局探月與航天工程中心6日表示，目前火星北半球已經(jīng)進(jìn)入冬季，預(yù)計(jì)7月中下旬，將進(jìn)入一年中最冷的時(shí)節(jié)。“祝融號(hào)”火星車也為此做好了準(zhǔn)備。
火星的自轉(zhuǎn)周期與地球接近，一個(gè)太陽(yáng)日僅比地球長(zhǎng)約40分鐘，因此火星也和地球一樣存在晝夜交替和四季變化。但火星的公轉(zhuǎn)周期約是687天，所以火星每個(gè)季節(jié)的平均持續(xù)時(shí)間約是地球上的2倍。
目前，“祝融號(hào)”所在的北半球正在進(jìn)入冬季。根據(jù)測(cè)量，火星車當(dāng)?shù)卣缱罡邷囟纫呀抵亮阆?0℃，夜間環(huán)境溫度低至零下100℃以下。由于存在沙塵天氣，影響火星車太陽(yáng)翼電池陣的發(fā)電能力。近期，工程團(tuán)隊(duì)采取轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)翼調(diào)整光照角度、減少每天工作項(xiàng)目和時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)能源平衡。
中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)工程總設(shè)計(jì)師 張榮橋：目前我們的火星車主要的電力的獲取、儲(chǔ)存、供給符合我們?cè)瓉?lái)設(shè)計(jì)的預(yù)期。所以對(duì)于后續(xù)度過嚴(yán)酷的冬季，我們也做了相應(yīng)的一些預(yù)案。
自主休眠模式助力“祝融號(hào)”度過極端天氣
未來(lái)兩個(gè)月，太陽(yáng)直射點(diǎn)還將繼續(xù)向火星南部移動(dòng)，大約在7月中下旬火星北半球?qū)⑦M(jìn)入一年中最冷的時(shí)節(jié)。為了安全度過火星寒冬、沙塵暴等極端天氣，“祝融號(hào)”火星車設(shè)計(jì)了自主休眠等工作模式，在能源降低到一定程度后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，等到環(huán)境條件逐漸轉(zhuǎn)好后，再恢復(fù)正常工作模式。
火星秋冬季 表面光照強(qiáng)度會(huì)持續(xù)減弱
那么，為什么說(shuō)火星北半球進(jìn)入冬季，火星車會(huì)面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)呢？據(jù)了解，火星北半球進(jìn)入深秋季節(jié)后，光照強(qiáng)度會(huì)持續(xù)減弱，此時(shí)，火星表面太陽(yáng)輻照強(qiáng)度僅約為地球表面的30%，月球表面的20%，而在寒冷的冬季，太陽(yáng)輻照強(qiáng)度還將繼續(xù)下降。此外，秋冬季是火星沙塵天氣多發(fā)季節(jié)。影像監(jiān)測(cè)顯示，從今年1月下旬開始，火星北緯60°以北區(qū)域開始出現(xiàn)明顯的風(fēng)沙活動(dòng)現(xiàn)象，并在今年2月出現(xiàn)了局部沙塵暴。這些沙塵不僅影響太陽(yáng)翼對(duì)光能的轉(zhuǎn)化，還會(huì)對(duì)火星車自身收集熱量造成影響。
通過祝融號(hào)火星車去年5月19日和今年1月22日的兩幅自拍照，我們可以清晰地看到，火星車的表面有明顯的沙塵覆蓋。
航天科技集團(tuán)五院 天問一號(hào)巡視器總體副主任設(shè)計(jì)師 彭松：沙塵會(huì)影響太陽(yáng)翼的發(fā)電，它蒙了灰肯定發(fā)電效率就降低了，可能會(huì)導(dǎo)致它能源不足。
沙塵對(duì)光能轉(zhuǎn)化及火星車集熱造成影響
祝融號(hào)火星車主要通過太陽(yáng)翼將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，從而為火星車上的科學(xué)設(shè)備提供正常工作所需要的電力支持。因此，太陽(yáng)翼上的灰塵對(duì)于光能的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生一定影響。不僅如此，這些沙塵還會(huì)對(duì)火星車的溫度造成一定影響。
航天科技集團(tuán)五院 天問一號(hào)巡視器總體副主任設(shè)計(jì)師 彭松：翅膀中間的車本體的頂板上面，有兩個(gè)圓形的透明薄膜學(xué)名叫集熱窗，陽(yáng)光通過膜照進(jìn)去之后能把熱量留在火星車的艙內(nèi)，但是現(xiàn)在如果蒙一層灰的話，透進(jìn)去的陽(yáng)光就變少了，它收集的熱量就少了，最終影響的還是能源的情況。
“祝融號(hào)”四項(xiàng)設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)沙塵低溫天氣
據(jù)工程團(tuán)隊(duì)介紹，其實(shí)已為“祝融號(hào)”火星車制定了包括休眠模式在內(nèi)的四項(xiàng)措施，能夠保證“祝融號(hào)”安全度過火星寒冬、沙塵暴等極端天氣。
航天科技集團(tuán)五院 天問一號(hào)巡視器總體副主任設(shè)計(jì)師 彭松：第一個(gè)措施是它太陽(yáng)翼的電池片是一種特殊的材料，叫超疏基材料，跟荷葉一樣，水珠落上去就可以滑落，灰落上去之后比較容易吹掉。
“祝融號(hào)”太陽(yáng)翼有對(duì)太陽(yáng)的定向跟蹤功能
太陽(yáng)翼還有對(duì)太陽(yáng)的定向跟蹤功能。盡管到了冬季，太陽(yáng)的高度相對(duì)低一些，但火星車的這對(duì)翅膀依舊會(huì)像向日葵一樣，隨著太陽(yáng)的東升西落而變化位置，最大限度地獲取太陽(yáng)能。
火星車可改變工作模式保存體力 減少能耗
第三項(xiàng)措施就是在風(fēng)沙的天氣條件下，火星車可以通過改變工作模式來(lái)保存體力、減少能源的消耗。
航天科技集團(tuán)五院 天問一號(hào)巡視器總體副主任設(shè)計(jì)師 彭松：第四個(gè)措施就是休眠喚醒，如果前面三個(gè)措施都不足以解決能源問題的話，可能這整車就要睡覺了，也就是說(shuō)自己給自己斷電了。等到沙塵天氣變好的話，它就會(huì)自主喚醒，就可以接著工作。
“天問一號(hào)”環(huán)繞器持續(xù)開展環(huán)繞探測(cè)
國(guó)家航天局探月與航天工程中心還表示，“天問一號(hào)”環(huán)繞器將持續(xù)開展對(duì)火星的環(huán)繞探測(cè)，并公布了一組由“天問一號(hào)”環(huán)繞器和“祝融號(hào)”火星車拍攝的影像。
在環(huán)繞火星期間，“天問一號(hào)”環(huán)繞器攜帶的7臺(tái)載荷全部開機(jī)，持續(xù)開展火星全球遙感探測(cè)。其中，中分辨率相機(jī)在今年4月1日拍攝了火星水手谷局部地貌影像，分辨率約為65米/像素。隨后高分辨率相機(jī)在4月17日拍攝到了分辨率約0.8米/像素的火星特里奧萊環(huán)形坑影像，顯示了坑壁上“季節(jié)性斜坡紋”。
此外，“祝融號(hào)”火星車的導(dǎo)航地形相機(jī)在今年4月10日，也就是著陸后第323火星日，拍攝到了火星表面撞擊坑附近分布的石塊影像。
持續(xù)探測(cè) 獲取大量珍貴科學(xué)數(shù)據(jù)
截至2022年5月5日，“天問一號(hào)”環(huán)繞器在軌運(yùn)行651天，距離地球2.4億千米，“祝融號(hào)”火星車在火星表面工作347個(gè)火星日，累計(jì)行駛1921米，“天問一號(hào)”環(huán)繞器、“祝融號(hào)”火星車?yán)塾?jì)獲取約940GB原始科學(xué)數(shù)據(jù)。
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