“祝融號(hào)”在火星上的奇妙之旅

◎本刊綜合

忙著上課、畫(huà)畫(huà)、搞科技制作、鍛煉身體……你們是不是已經(jīng)遺忘了在火星上辛勤工作的“祝融號(hào)”火星車(chē)？作為我國(guó)首輛火星巡視車(chē)，“祝融號(hào)”火星車(chē)出色地完成了既定任務(wù)，交出了一份滿意的“答卷”。

截至8月30日，“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星表面行駛達(dá)100天。在這100天里，“祝融號(hào)”火星車(chē)在著陸點(diǎn)以南方向累計(jì)行駛了1064米，搭載6臺(tái)科學(xué)載荷，共獲取約10 GB原始科學(xué)數(shù)據(jù)。

目前，“祝融號(hào)”火星車(chē)狀態(tài)良好、能源充足，將繼續(xù)向著陸點(diǎn)以南古海陸交界方向行駛，以獲取更豐富的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)，不斷開(kāi)辟我國(guó)火星探索事業(yè)的新邊疆。

那么，“祝融號(hào)”火星車(chē)是一輛什么樣的火星車(chē)？它是如何應(yīng)對(duì)火星環(huán)境，怎樣進(jìn)行探索的？接下來(lái)將面臨怎樣的考驗(yàn)……大家不如跟隨小編來(lái)揭開(kāi)有關(guān)“祝融號(hào)”火星車(chē)的“謎團(tuán)”，了解它在火星上的奇妙旅行吧！

可可愛(ài)愛(ài)的火星車(chē)

火星是太陽(yáng)系中的神秘行星，人類(lèi)對(duì)它著迷。各大航天強(qiáng)國(guó)將航天探索的目標(biāo)鎖定這顆火紅的星球，中國(guó)也派出了實(shí)力與“顏值”并存的探火先鋒——“祝融號(hào)”火星車(chē)。

知識(shí)卡片

啥是火星車(chē)

火星車(chē)是在火星登陸并用于火星探測(cè)的可移動(dòng)探測(cè)器，是人類(lèi)發(fā)射到火星表面并進(jìn)行巡視探測(cè)的一種“特殊車(chē)輛”。

名字有來(lái)頭

經(jīng)過(guò)全球征名、專(zhuān)家評(píng)審、網(wǎng)絡(luò)投票等層層遴選，我國(guó)首輛火星車(chē)最終被命名為“祝融”，英文名為“Zhu Rong”。哈哈，這是你投票的名字嗎？

祝融在中國(guó)傳統(tǒng)文化中被尊為火神，象征我們的祖先用火照耀大地，帶來(lái)光明。我國(guó)首輛火星車(chē)被命名為“祝融”，寓意點(diǎn)燃我國(guó)星際探測(cè)的火種，指引人類(lèi)對(duì)浩瀚星空、宇宙未知的接續(xù)探索和自我超越。

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不胖，就萬(wàn)個(gè)餃子的質(zhì)量

“祝融號(hào)”火星車(chē)長(zhǎng)3.3米，寬3.2米，高1.85米，重240千克！科學(xué)家們說(shuō)它是火星車(chē)中瘦的呢。

大家是不是對(duì)質(zhì)量值沒(méi)啥概念？那打個(gè)不是很恰當(dāng)?shù)谋确?，我們過(guò)春節(jié)時(shí)吃的餃子一個(gè)大約20克，“祝融號(hào)”火星車(chē)的質(zhì)量大約相當(dāng)于12 000個(gè)餃子的質(zhì)量！

眼睛大輪子多，萌萌的

“祝融號(hào)”火星車(chē)采用經(jīng)典的外星探測(cè)車(chē)造型，看起來(lái)如同一只張開(kāi)翅膀的大甲蟲(chóng)，有著“大眼睛”“長(zhǎng)脖子”“大翅膀”“翹尾巴（雷達(dá)）”和小輪子。

“祝融號(hào)”火星車(chē)的“大眼睛”是雙目攝像頭。就像咱們的手機(jī)背面和“額頭”都有攝像頭，拍照、視頻聊天都離不開(kāi)它們，“祝融號(hào)”火星車(chē)也有兩只“眼睛”，它們左顧右盼，可以看到火星的樣子?！白Ｈ谔?hào)”火星車(chē)給地球發(fā)送了不少照片哦。

“祝融號(hào)”火星車(chē)的“肚子”底下左右各有3個(gè)小輪子，看起來(lái)就像柯基的小短腿。你可別小看它們，它們能獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，在特殊情況下可以讓“祝融號(hào)”火星車(chē)實(shí)現(xiàn)“蠕動(dòng)”、“蟹行”和“踮腳”等復(fù)雜機(jī)械操作。在這次探火任務(wù)中，“祝融號(hào)”火星車(chē)用這6個(gè)小輪子在火星上跋涉，1小時(shí)可以跑200米遠(yuǎn)。

“腿”短、速度不快，但“祝融號(hào)”火星車(chē)走出的每一步都是中國(guó)人探火的進(jìn)步！

借助“翅膀”，不怕“餓肚子”

咱們?cè)诩页詿狎v騰的飯菜，“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星上也不怕“餓肚子”！它那像蝴蝶一樣可打開(kāi)的“翅膀”是4塊太陽(yáng)能電池板，這4塊可折疊的菱形板可以把太陽(yáng)光變成能量，給“祝融號(hào)”火星車(chē)提供不斷前進(jìn)的動(dòng)力。

神奇的是，“祝融號(hào)”火星車(chē)的太陽(yáng)能電池板的表面有一層微結(jié)構(gòu)膜。不要小瞧這層膜，它表面的微觀結(jié)構(gòu)與蓮葉表面的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，能夠令火星的沙塵與太陽(yáng)能電池板表面之間存在一層空氣，這層空氣恰恰可以極大減小火星塵埃與太陽(yáng)能電池板表面的摩擦，大大減小火星沙塵附著的可能性。古有蓮葉“出淤泥而不染”，今有祝融“濯沙塵而不沾”。

告訴你們，打開(kāi)太陽(yáng)能電池板時(shí)，可是要講究順序的。

通信信號(hào)時(shí)常變化

火星與地球的距離變化很大。地球與火星同時(shí)圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，兩者之間的距離會(huì)在約0.5天文單位和約2.5天文單位之間波動(dòng)。因此，“祝融號(hào)”火星車(chē)在與地球進(jìn)行通信時(shí)，信號(hào)衰減總是會(huì)隨著地-火之間距離的周期變化而變化。

火星車(chē)上的中國(guó)元素

“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星上行走，順便將中國(guó)文化帶去了火星。

中字花紋有科學(xué)

“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星表面留下了“中”字車(chē)轍花紋。這個(gè)巧妙設(shè)計(jì)其實(shí)是為了測(cè)量火星車(chē)的行駛滑移率。

在行駛過(guò)程中，滑移率的大小直接關(guān)系到“祝融號(hào)”火星車(chē)當(dāng)前是否安全。為了便于分析車(chē)輪是否在打滑，設(shè)計(jì)師在兩個(gè)后輪上分別刻上了一個(gè)“中”字，車(chē)輪轉(zhuǎn)一圈對(duì)應(yīng)約1米。通過(guò)分析車(chē)轍照片，測(cè)量?jī)蓚€(gè)“中”字之間的實(shí)際行駛距離，可以判斷“祝融號(hào)”火星車(chē)是否行駛安全：是行駛在堅(jiān)硬的、滑移率比較小的硬地面上，還是行駛在松軟的、容易發(fā)生沉陷的沙地上。

其他“小心思”

在收攏狀態(tài)下，“祝融號(hào)”火星車(chē)看起來(lái)下方上圓，方代表大地，圓代表天空，寓意“達(dá)地通天”，契合有效載荷的任務(wù)使命。艙體呈長(zhǎng)方形，頂板呈近八邊形，是中國(guó)人“四平八穩(wěn)”美好祈愿的體現(xiàn)。

在展開(kāi)狀態(tài)下，“祝融號(hào)”火星車(chē)如同蝴蝶。這種設(shè)計(jì)源于對(duì)中國(guó)風(fēng)箏的借鑒，畢竟風(fēng)箏被譽(yù)為最早的飛行器。

最費(fèi)心思的，還要屬桅桿上的火星車(chē)車(chē)標(biāo)。

圖2 火星車(chē)車(chē)標(biāo)

在保障桅桿頂端設(shè)備安全的同時(shí)，設(shè)計(jì)師們請(qǐng)工人師傅們制作了九疊篆的“火”字圖案，安裝在“祝融號(hào)”火星車(chē)上。這就是“祝融號(hào)”火星車(chē)的車(chē)標(biāo)。

六大“寶貝”助力火星探測(cè)

來(lái)火星一趟不容易，為了好好利用這次機(jī)會(huì)，“祝融號(hào)”火星車(chē)將“寶貝”們——6臺(tái)科學(xué)儀器裝在“肚子”里。這些“寶貝”幫助它探測(cè)火星，完成一系列復(fù)雜的科學(xué)任務(wù)。

導(dǎo)航地形相機(jī)

導(dǎo)航地形相機(jī)被裝在“祝融號(hào)”火星車(chē)的桅桿頂端，是“祝融號(hào)”火星車(chē)的“雙眼”，可以拍攝立體影像，幫助“祝融號(hào)”火星車(chē)導(dǎo)航和探測(cè)沿途的地形地貌。

多光譜相機(jī)

圖3 多光譜相機(jī)

多光譜相機(jī)在兩臺(tái)導(dǎo)航地形相機(jī)之間，共有9個(gè)成像譜段，可以直視太陽(yáng)成像，主要采集著陸點(diǎn)周?chē)鷰r石和土壤的紅外光譜信息，進(jìn)行地形地貌的空間分析，拍攝火星白天和夜晚的相關(guān)圖像。

火星表面成分探測(cè)儀

圖4 火星表面成分探測(cè)儀

火星表面成分探測(cè)儀由激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀、短波紅外光譜顯微成像儀和微成像相機(jī)構(gòu)成。這3種儀器分別負(fù)責(zé)元素組成分析識(shí)別、礦物和火星表面巖石成分分析以及獲得目標(biāo)的高空間分辨率圖像。

火星表面磁場(chǎng)探測(cè)器

火星表面磁場(chǎng)探測(cè)器與天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器攜帶的磁強(qiáng)針相互配合，共同探測(cè)火星表面的磁場(chǎng)變化，幫助我們了解太陽(yáng)風(fēng)與火星高層大氣或電離層的相互作用。

次表層探測(cè)雷達(dá)

次表層探測(cè)雷達(dá)主要探測(cè)火星地下物質(zhì)（包括水、冰、各種礦物）的大小、結(jié)構(gòu)及各種特征，具有兩個(gè)波段——可穿透10米~100米深度的低頻波段（15~95 MHz）和可穿透3米~10米深度的高頻波段（0.45~2.15 GHz）。

火星氣象測(cè)量?jī)x

火星氣象測(cè)量?jī)x用于測(cè)量火星表面溫度、濕度、氣壓和風(fēng)速等，為我們了解火星的氣象狀況、追溯火星的氣候變化歷史積累數(shù)據(jù)。

“行動(dòng)派”的旅行記

2021年5月15日上午7時(shí)18分，天問(wèn)一號(hào)著陸巡視器在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)著陸，“祝融號(hào)”火星車(chē)正式開(kāi)啟火星之旅。

到達(dá)火星表面、行駛突破500米、穿越復(fù)雜地形地帶、行駛突破1000米、完成既定巡視探測(cè)任務(wù)……“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星上經(jīng)歷了什么呢？

大事件

5月17日，“祝融號(hào)”火星車(chē)首次通過(guò)環(huán)繞器傳回遙測(cè)數(shù)據(jù)。

5月19日，“祝融號(hào)”火星車(chē)傳回火星照片。

圖5 由導(dǎo)航地形相機(jī)拍攝，鏡頭指向“祝融號(hào)”火星車(chē)尾部。圖中可見(jiàn)“祝融號(hào)”火星車(chē)太陽(yáng)翼，天線展開(kāi)正常，火星表面紋理清晰，地貌信息豐富（圖/國(guó)家航天局）

5月22日，“祝融號(hào)”火星車(chē)安全駛離著陸平臺(tái)，到達(dá)火星表面，開(kāi)始巡視探測(cè)。

火星與地球有“時(shí)差”，火星的一晝夜約為24小時(shí)37分鐘，所以“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星上的一天比我們?cè)诘厍蛏系囊惶煲L(zhǎng)一點(diǎn)。

圖6 “祝融號(hào)”火星車(chē)駛達(dá)火星表面后，由導(dǎo)航地形相機(jī)拍攝的第一幅地形地貌影像圖（圖/國(guó)家航天局）

圖7 2021年 7月12日，“祝融號(hào)”火星車(chē)近距離拍攝了背罩及降落傘。此處距離著陸點(diǎn)約 350米（圖/國(guó)家航天局）

7月12日，“祝融號(hào)”火星車(chē)路過(guò)降落傘與背罩組合體附近，利用導(dǎo)航地形相機(jī)對(duì)組合體進(jìn)行成像，清晰地展示了降落傘全貌和經(jīng)氣動(dòng)燒蝕后的完整背罩結(jié)構(gòu)。

7月17日，“祝融號(hào)”火星車(chē)行駛突破500米。

截 至7月30日，“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星表面工作75個(gè)火星日，并到達(dá)石塊、撞擊坑、沙丘分布密集的復(fù)雜地形地帶。

8月6日，“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星表面累計(jì)行駛里程突破800米，正穿越復(fù)雜地形地帶。

8月15日，“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星表面運(yùn)行90個(gè)火星日（約92個(gè)地球日），累計(jì)行駛889米，所有科學(xué)載荷開(kāi)機(jī)探測(cè)，共獲取約10 GB原始數(shù)據(jù)。“祝融號(hào)”火星車(chē)圓滿完成既定巡視探測(cè)任務(wù)。

8月23日，我 國(guó) 首 次火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功著陸火星滿100天，“祝融號(hào)”火星車(chē)行駛里程突破1000米。

8月30日，“祝融號(hào)”火星車(chē)駛上火星表面滿100天。截至這一天，“祝融號(hào)”火星車(chē)在著陸點(diǎn)以南方向累計(jì)行駛1064米。目前，它狀態(tài)良好、能源充足。

“祝融號(hào)”火星車(chē)有話說(shuō)：

我到火星后才發(fā)現(xiàn)，火星上的天氣并不總是那么糟糕?；蛟S是天公作美，我還沒(méi)有遇到過(guò)可怕的火星沙塵暴。但因?yàn)殡x太陽(yáng)太遠(yuǎn)，能接收到的太陽(yáng)能只有在地球上的40%，加之稀薄的火星大氣缺少地球大氣“被子”般的保溫作用，著陸區(qū)白天的氣溫只有零下20攝氏度到零下10攝氏度。不過(guò)好在風(fēng)不大，著陸區(qū)的風(fēng)速為每秒2米~每秒8米，是地球上再舒適不過(guò)的微風(fēng)。對(duì)于我這個(gè)戶(hù)外工作者來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠幸運(yùn)。

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“祝融號(hào)”火星車(chē)為何不能日行千里

雖然“祝融號(hào)”火星車(chē)的最大時(shí)速可達(dá)200米，但在實(shí)際工作中，行駛速度還需放緩。

首先，火星地形復(fù)雜，遍布石塊和隕石坑，“祝融號(hào)”火星車(chē)攜帶大量精密儀器，速度太快會(huì)影響儀器的使用。

其次，到達(dá)火星表面的太陽(yáng)輻射遠(yuǎn)弱于到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射，為了確保能夠擁有足夠的能量維系正常運(yùn)作，“祝融號(hào)”火星車(chē)在行進(jìn)過(guò)程中，車(chē)體速度不能太快。

再次，火星與地球之間的通信延遲可達(dá)20多分鐘，這使得一些突發(fā)情況的信息無(wú)法及時(shí)傳回地面，“祝融號(hào)”火星車(chē)必須先自主處理，較快的行進(jìn)速度不利于它對(duì)緊急情況進(jìn)行處理。

我耐得住寂寞，吃得了苦，很勤奮。只要不是太冷，并且電量足夠，我基本上都在工作——要么停在原地進(jìn)行科學(xué)探測(cè)，要么一邊移動(dòng)一邊進(jìn)行科學(xué)探測(cè)。

收獲滿滿

“祝融號(hào)”火星車(chē)按照“七日一周期，一日一規(guī)劃，每日有探測(cè)”的高效工作模式緊鑼密鼓地開(kāi)展巡視探測(cè)活動(dòng)。

到目前為止，它隨身攜帶的6臺(tái)科學(xué)儀器已經(jīng)獲得了超過(guò)10 GB的數(shù)據(jù)，再加上天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器搜集的數(shù)據(jù)，已經(jīng)積累了超過(guò)420 GB的數(shù)據(jù)。就像手機(jī)中占用內(nèi)存空間最大的是相冊(cè)一樣，數(shù)據(jù)中大部分是圖像和視頻。

好在“網(wǎng)速”還可以，天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器在“祝融號(hào)”火星車(chē)上方兢兢業(yè)業(yè)地進(jìn)行中繼通信，雖然1 M/S的下傳速度比不上5G的速度，20多分鐘的時(shí)延也有點(diǎn)長(zhǎng)，但上網(wǎng)“沖浪”、發(fā)個(gè)朋友圈已經(jīng)足夠。你們都看到了“祝融號(hào)”火星車(chē)發(fā)的圖片了吧？

繼續(xù)服役

“祝融號(hào)”火星車(chē)的設(shè)計(jì)壽命是90天，理論上來(lái)講，工作時(shí)間已過(guò)，而且已圓滿完成既定任務(wù)?；蛟S是它的表現(xiàn)太好，加上火星的天氣格外給力，它的退休時(shí)間要無(wú)限延后了。

接下來(lái)，“祝融號(hào)”火星車(chē)將繼續(xù)保持高效探測(cè)模式，向著陸點(diǎn)以南、海拔高度不斷抬升的古海陸交界方向行駛，以沿途的石塊、沙丘、撞擊坑、溝槽、疑似泥火山等為目標(biāo)，開(kāi)展巡視探測(cè)。

值得一提的是，“祝融號(hào)”火星車(chē)在9月中旬至10月下旬休了個(gè)“長(zhǎng)假”，因?yàn)槿樟璧挠绊憽?/p>

9月份，火星、地球運(yùn)行至太陽(yáng)兩側(cè)，三者近乎處于一條直線——火星徹底躲在太陽(yáng)身后，對(duì)地球避而不見(jiàn)。這時(shí)，受夾在中間的太陽(yáng)的電磁輻射干擾，“祝融號(hào)”火星車(chē)和地球之間所有的通信中斷，它不得不暫停一切科學(xué)工作，僅維持運(yùn)轉(zhuǎn)，定時(shí)查體，自動(dòng)排障，正大光明地“休假”。

圖8 “祝融號(hào)”火星車(chē)自拍照（圖/國(guó)家航天局）

日凌結(jié)束后，“祝融號(hào)”火星車(chē)?yán)^續(xù)工作，進(jìn)行計(jì)劃外可能的拓展探索和極限測(cè)試，為以后的深空探測(cè)積累經(jīng)驗(yàn)。而“祝融號(hào)”火星車(chē)的小伙伴——天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器也轉(zhuǎn)入遙感使命軌道，在繼續(xù)承擔(dān)中繼通信的同時(shí)，對(duì)火星全球進(jìn)行遙感探測(cè)。