2020年，來(lái)自中國(guó)的“天問(wèn)一號(hào)”、美國(guó)的毅力號(hào)以及阿聯(lián)酋的“希望號(hào)”三枚火星探測(cè)器，抵達(dá)了地球的近鄰-火星的軌道上，其中我國(guó)和美國(guó)的探測(cè)器在火星表面上釋放了火星車(chē)，對(duì)火星表面的地形地貌、巖石和土壤構(gòu)成、大氣層、磁場(chǎng)等情況進(jìn)行實(shí)地探測(cè)，均取得了豐碩的成果。

祝融號(hào)抵抗低溫和沙塵暴的能力

我國(guó)的祝融號(hào)火星車(chē)的著陸地點(diǎn)，位于火星北半球的烏托邦平原的低洼地區(qū)。從去年的5月到今年的5月中旬，祝融號(hào)在火星表面的行駛總里程，達(dá)到了1921米。在軌運(yùn)行的“天問(wèn)一號(hào)”與在火星表面運(yùn)行的祝融號(hào)，二者實(shí)施了對(duì)火星的立體化探測(cè)，共向我國(guó)的地面探測(cè)中心發(fā)射返回了940GB的海量數(shù)據(jù)，我國(guó)的科學(xué)家們正在緊鑼密鼓地對(duì)這些數(shù)據(jù)開(kāi)展解譯、分析和研究。

祝融號(hào)火星車(chē)在著陸以后，利用它攜帶的高分辨率相機(jī)，在烏托邦平原的著陸區(qū)上空，探測(cè)到了若干次大規(guī)模的沙塵暴活動(dòng)，遮天蔽日的沙塵將大部分的太陽(yáng)光線(xiàn)阻隔在外，從畫(huà)面上看火星表面呈現(xiàn)出比較黯淡、深黃色的環(huán)境，更加顯示了火星表面嚴(yán)酷和毫無(wú)生機(jī)的自然環(huán)境。

祝融號(hào)火星車(chē)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，充分考慮了火星表面的這種嚴(yán)酷環(huán)境，特別是在應(yīng)對(duì)低溫和沙塵侵?jǐn)_上有著獨(dú)到之處。比如，為了應(yīng)對(duì)冬季火星的低溫環(huán)境，火星車(chē)電池板“翅膀”的中間、車(chē)體的頂板之上，配備有兩個(gè)圓形的透明薄膜，它的學(xué)名叫做“集熱窗”，可以在太陽(yáng)光線(xiàn)照射到薄膜之后，將一些熱量保留在火星車(chē)的本體之內(nèi)，從而確?；鹦擒?chē)內(nèi)部的各種儀器設(shè)備免遭低溫的影響。

為了應(yīng)對(duì)火星表面的強(qiáng)烈沙塵環(huán)境，祝融號(hào)也有著高效的應(yīng)對(duì)措施，主要來(lái)說(shuō)有四個(gè)特點(diǎn)，一是太陽(yáng)能電池板具有定向跟蹤功能，就像“向日葵”一樣隨著太陽(yáng)在空中的移動(dòng)方向而轉(zhuǎn)向；二是構(gòu)成電池板的表面覆蓋著一層特殊的材料，可以有效隔絕灰塵的粘附，一有空氣流動(dòng)灰塵就很容易被吹掉；三是電池板在運(yùn)行時(shí)，會(huì)有一定的傾斜角度，灰塵在重力作用下會(huì)自然地掉落；四是在強(qiáng)烈風(fēng)沙天氣條件下，祝融號(hào)可以改變自身的運(yùn)行模式，來(lái)盡可能地減少能量的消耗。

祝融號(hào)已經(jīng)進(jìn)入“冬眠”狀態(tài)

進(jìn)入5月份以后，火星的北半球正式步入冬季，即使是白天的最高氣溫，也降到零下20攝氏度以下，在夜晚最低溫度甚至降到了零下100多攝氏度，再加上火星冬季仍然頻繁發(fā)生沙塵暴，而且太陽(yáng)光線(xiàn)的高度角變得很低，此時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大大減少。

在這樣的環(huán)境下，祝融號(hào)火星車(chē)的能源補(bǔ)給能力逐步減弱，而且相關(guān)的保溫措施對(duì)能量的消耗也進(jìn)一步增大，所以，為了應(yīng)對(duì)這種嚴(yán)酷的自然環(huán)境，最大限度保障火星車(chē)的安全，祝融號(hào)火星車(chē)按照既定設(shè)計(jì)方案，已經(jīng)轉(zhuǎn)入到了冬季模式運(yùn)行，即不再開(kāi)展探測(cè)活動(dòng)，實(shí)施了暫時(shí)的“冬眠”策略。

由于祝融號(hào)火星車(chē)能夠自主檢測(cè)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的變化，待太陽(yáng)輻射逐漸增強(qiáng)，達(dá)到一定水平之后，會(huì)自動(dòng)從“冬眠”狀態(tài)恢復(fù)過(guò)來(lái)。預(yù)計(jì)到今年的12月份，隨著火星北半球春天的到來(lái)以及強(qiáng)烈沙塵天氣的消散，祝融號(hào)將重新“披掛上陣”，繼續(xù)開(kāi)展相應(yīng)的探測(cè)活動(dòng)。

美國(guó)的毅力號(hào)為何不用休眠

無(wú)論是火星車(chē)還是月球車(chē)，這樣的著陸探測(cè)器之所以能夠在地外天體上面行進(jìn)，最重要的就是有效的、充足的能源供給。從歷史上人類(lèi)研制的探測(cè)器，其能量供給方式有兩種，一個(gè)是利用太陽(yáng)能，另外一個(gè)是利用核能，通過(guò)將太陽(yáng)能或者核裂變釋放出來(lái)的能量，轉(zhuǎn)化為電能，供探測(cè)器本身以及各種儀器設(shè)備運(yùn)行時(shí)使用。

我國(guó)之前發(fā)射的玉兔號(hào)月球探測(cè)器，和祝融號(hào)火星車(chē)一樣，采用的是太陽(yáng)能供電方案，這種供電模式受氣溫和自然環(huán)境的影響較大，如果太陽(yáng)的高度角很小、環(huán)境中充滿(mǎn)沙塵的話(huà)，那么太陽(yáng)輻射強(qiáng)度就會(huì)明顯減弱，祝融號(hào)就面臨著這樣的問(wèn)題。同樣，美國(guó)之前在火星上發(fā)射的洞察號(hào)探測(cè)器，也會(huì)定期進(jìn)入“冬眠”狀態(tài)。

而美國(guó)此前發(fā)射的好奇號(hào)和最近發(fā)射的毅力號(hào)火星車(chē)，采用的是核能供電模式，即利用放射性同位素?zé)岚l(fā)電機(jī)進(jìn)行供電，車(chē)體上面裝載有放射性元素，通過(guò)放射性衰變持續(xù)供應(yīng)能量，因此基本上不受火星表面的沙塵和漫長(zhǎng)冬季的影響。

從某種意義上來(lái)說(shuō)，核能的供電模式相較于太陽(yáng)能供電，更具穩(wěn)定性，另外由于有較為強(qiáng)大的動(dòng)能保證，所以探測(cè)的范圍、行進(jìn)的速度也要優(yōu)于太陽(yáng)能供電。不過(guò)，從祝融號(hào)和毅力號(hào)的對(duì)比看，我國(guó)的火星車(chē)在一些方面也占有優(yōu)勢(shì)，比如六輪驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、某些儀器設(shè)備性能更為先進(jìn)，同時(shí)還擁有理論上的無(wú)限使用壽命，這些毅力號(hào)都是“望塵莫及”的。

雖然我國(guó)在太空探測(cè)方面的起步很晚，但是發(fā)展速度一點(diǎn)也不慢，在很多方面都有“迎頭趕上”之勢(shì)，無(wú)論是月球取土返回，還是天宮空間站建設(shè)，都讓世人為之矚目。后續(xù)，我國(guó)將在玉兔三號(hào)月球車(chē)、海王星探測(cè)器的研制上，采用核能供電的設(shè)計(jì)模式。此外，我國(guó)自主研發(fā)的霍爾發(fā)動(dòng)機(jī)，在航天器推力效率上也將會(huì)有大幅提升，不久的將來(lái)，我國(guó)肯定會(huì)在太空探測(cè)方面，真正進(jìn)入航天的星際時(shí)代！