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“祝融號”準(zhǔn)備過冬 四項設(shè)計應(yīng)對沙塵低溫天氣

發(fā)布時間:2022-05-07 10:01:00來源: 央視新聞客戶端

  國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7月中下旬,將進(jìn)入一年中最冷的時節(jié)?!白H谔枴被鹦擒囈矠榇俗龊昧藴?zhǔn)備。

  火星的自轉(zhuǎn)周期與地球接近,一個太陽日僅比地球長約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,所以火星每個季節(jié)的平均持續(xù)時間約是地球上的2倍。

  目前,“祝融號”所在的北半球正在進(jìn)入冬季。根據(jù)測量,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,影響火星車太陽翼電池陣的發(fā)電能力。近期,工程團(tuán)隊采取轉(zhuǎn)動太陽翼調(diào)整光照角度、減少每天工作項目和時長,實現(xiàn)能源平衡。

  中國首次火星探測任務(wù)工程總設(shè)計師 張榮橋:目前我們的火星車主要的電力的獲取、儲存、供給符合我們原來設(shè)計的預(yù)期。所以對于后續(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”度過極端天氣

  未來兩個月,太陽直射點還將繼續(xù)向火星南部移動,大約在7月中下旬火星北半球?qū)⑦M(jìn)入一年中最冷的時節(jié)。為了安全度過火星寒冬、沙塵暴等極端天氣,“祝融號”火星車設(shè)計了自主休眠等工作模式,在能源降低到一定程度后會自動進(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 表面光照強度會持續(xù)減弱

  那么,為什么說火星北半球進(jìn)入冬季,火星車會面臨更嚴(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,光照強度會持續(xù)減弱,此時,火星表面太陽輻照強度僅約為地球表面的30%,月球表面的20%,而在寒冷的冬季,太陽輻照強度還將繼續(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翼對光能的轉(zhuǎn)化,還會對火星車自身收集熱量造成影響。

  通過祝融號火星車去年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 天問一號巡視器總體副主任設(shè)計師 彭松:沙塵會影響太陽翼的發(fā)電,它蒙了灰肯定發(fā)電效率就降低了,可能會導(dǎo)致它能源不足。

  沙塵對光能轉(zhuǎn)化及火星車集熱造成影響

  祝融號火星車主要通過太陽翼將太陽能轉(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,太陽翼上的灰塵對于光能的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生一定影響。不僅如此,這些沙塵還會對火星車的溫度造成一定影響。

  航天科技集團(tuán)五院 天問一號巡視器總體副主任設(shè)計師 彭松:翅膀中間的車本體的頂板上面,有兩個圓形的透明薄膜學(xué)名叫集熱窗,陽光通過膜照進(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”四項設(shè)計應(yīng)對沙塵低溫天氣

  據(jù)工程團(tuán)隊介紹,其實已為“祝融號”火星車制定了包括休眠模式在內(nèi)的四項措施,能夠保證“祝融號”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 天問一號巡視器總體副主任設(shè)計師 彭松:第一個措施是它太陽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”太陽翼有對太陽的定向跟蹤功能

  太陽翼還有對太陽的定向跟蹤功能。盡管到了冬季,太陽的高度相對低一些,但火星車的這對翅膀依舊會像向日葵一樣,隨著太陽的東升西落而變化位置,最大限度地獲取太陽能。

  火星車可改變工作模式保存體力 減少能耗

  第三項措施就是在風(fēng)沙的天氣條件下,火星車可以通過改變工作模式來保存體力、減少能源的消耗。

  航天科技集團(tuán)五院 天問一號巡視器總體副主任設(shè)計師 彭松:第四個措施就是休眠喚醒,如果前面三個措施都不足以解決能源問題的話,可能這整車就要睡覺了,也就是說自己給自己斷電了。等到沙塵天氣變好的話,它就會自主喚醒,就可以接著工作。

  “天問一號”環(huán)繞器持續(xù)開展環(huán)繞探測

  國家航天局探月與航天工程中心還表示,“天問一號”環(huán)繞器將持續(xù)開展對火星的環(huán)繞探測,并公布了一組由“天問一號”環(huán)繞器和“祝融號”火星車拍攝的影像。

  在環(huán)繞火星期間,“天問一號”環(huán)繞器攜帶的7臺載荷全部開機,持續(xù)開展火星全球遙感探測。其中,中分辨率相機在今年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”火星車的導(dǎo)航地形相機在今年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 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”環(huán)繞器在軌運行651天,距離地球2.4億千米,“祝融號”火星車在火星表面工作347個火星日,累計行駛1921米,“天問一號”環(huán)繞器、“祝融號”火星車?yán)塾嫬@取約940GB原始科學(xué)數(shù)據(jù)。

(責(zé)編: 李雨潼)

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