祝融号火星车有10个月窗口期，当初选的登陆点有大用

发布时间：2023-03-16 13:46:52 所属栏目：动态来源：

导读：祝融号火星车原先预估的是在去年12月前后自主唤醒，然而即便将“前”与“后”按照月为单位计算，至今仍未苏醒的祝融号已经远远超出了预期。

此刻火星北半球尚处在春季，等再过几个月到了夏季

祝融号火星车原先预估的是在去年12月前后自主唤醒，然而即便将“前”与“后”按照月为单位计算，至今仍未苏醒的祝融号已经远远超出了预期。

此刻火星北半球尚处在春季，等再过几个月到了夏季时，祝融号所受的光照将更加充足，温度也会相对升高。届时，若电池能重新充满电，火星车或许能够重新唤醒运行，再次开始在火面上的巡视工作。

当电池温度达到-15℃以上时，温度继电器闭合，之后电源控制器内部继电器回路接通，唤醒电阻产生的压差作用在唤醒继电器线包两端，当太阳电池的能量达到 140瓦时,PCU就得到了动力,并且火星车也就被唤醒了。

在太阳系内，类地行星有没有季节之分主要取决于这颗星球的赤道面与黄道面的夹角是否为零，如果是零，那么太阳直射行星赤道，便没有季节之分，黄赤交角大于零，就确保了行星始终是以倾斜的姿态围绕太阳公转，太阳直射区域将不再唯一，分布在星球表面的热量也产生了周期性的变化，季节之风由此而来。地球与火星的黄赤交角分别是23.43°、25.19°，由此形成了各自的南北回归线。

虽然黄赤交角对季节之分的产生起着决定性作用，但如何划分季节，则主要以行星围绕太阳公转的轨道位置确定。科学家确定火星年季节之分的方法是使用太阳经度，春分时为 0°，夏至时为90°，秋分时为180°，冬至时为270°。由于火星公转轨道的偏心率更大，所以火星抵达上述四个位置的用时不尽相同，因此四季时间长短的差异较大。一个火星年大约是地球年时间的1.88倍，理想状态下每个季节应该是5.7个月，但实际上火星北半球的春季和夏季通常大于6个月，而秋季和冬季则不满6个月。

说起火星的北回归线，笔者发现了一个有意思的事情，25.19°N度是火星北回归线的纬度，祝融号登陆的位置也恰好是25.102°N度，这意味着祝融号今年有机会享受两次太阳直射车的待遇，当初选择的着陆点现在看来是有大用的。

为了祝融号能尽享日光浴，天问一号团队也是蛮拼的。在火星登陆任务实施前，环绕器高分相机对预选着陆区进行了高分辨率成像，然后要从中找到地形相对平坦、利于中继通信、还要有足够光照的地点，选定着陆点后着陆巡视器还要精准抵达。这时我们的自适应预测制导技术就用上了，这项技术在地球上不仅能够让载人飞船指哪落哪,而且也可以让东风快递指哪送哪,天问一号近乎贴着北回归线精准落地火星的事实说明了这种技术在火星上没有水土不服。

话说，自一年多前祝融号驶离着陆平台后，除自拍与合影动作外，其行驶轨迹就是一路向南，南边有较大的探测价值，比如有我们散落在附近的进入舱背罩与降落伞，还有泥火山等探测目标，或许多多少少也考虑到了向南走纬度是只减不增，获取的太阳能更多，当然了就祝融号行驶的路程而言，这种影响微乎其微，但也可以说是增大了长期生存的概率。

这得从火星车的能量获取途径来看，人类火星探测历史虽然已经超过半个世纪，但成功部署在火星表面移动的火星车的历史并不能算是久远。比如，人类第一辆火星车NASA的“旅居者号”还是一个“90后”。

探测器在火星表面工作需要解决两个关键问题，一个是发电，另一个就是热量控制，没有电能探测器的所有设备都将停摆，没有热能，探测器的载荷设备也将停摆。

在人们的印象中，NASA除了好奇号与毅力号使用核动力外，其他的火星车都是纯太阳能，事实上并不是，即便是重量不足12公斤的第一辆90后火星车“旅居者号”也搭载了3个同位素核热源，后来的勇气号与机遇号则各自搭载了8个同位素核热源，这就确保了火星车的基本热能供应，使得这些火星车在休眠后唤醒时的温度门槛更容易达到，所以他们的唤醒与休眠都是在地面测控干预的情况下进行。

这种在回路中的控制模式其实并不利于火星车应对复杂恶劣的环境，如果突然遭遇剧烈沙尘暴，通信大概率存在中断风险，而火星车不能自主控制休眠，那么就有放电的风险，比如机遇号就是在一场突如其来的尘暴之后失联。

祝融号在人类部署火星表面的6辆火星车中堪称另类，它是唯一没有配置核热源的火星车，如果把月球车也囊括进来，它也是唯一一辆没有配置核热源的无人星球漫游车。

没有热源不代表没有热源，祝融号有多个热源获取途径，太阳能电池片为载荷设备供电，载荷设备工作状态下发散热量，这部分热量会在气凝胶隔热材料及多层隔热材料的保温下实现昼间热量供应，到了夜间太阳电池不再发电，昼间储存热能的集热器开始发挥作用，这是一种由正十一烷材料填充的相变储能装置，它在昼间吸收热能，在夜间低温状态下释放热能。

太阳能电池需要太阳，集热器也需要太阳，这就使得祝融号成为了太阳能利用率最高的火星车，这也意味着祝融号对太阳高度很敏感。进入秋冬季太阳高度角下降，同时在这类季节中沙尘暴是高频事件，不论是集热器还是太阳能电池片的作用都将因此而大大减弱，因此当储存的电能与热能都已经渐渐地无法满足需求用电量时就需要发动机的休眠。

自主休眠与自主唤醒是祝融号的特色功能，它可以在遭遇沙尘，或低温环境时，自主检测蓄电池电量，并根据电量自主规划控制可开启的载荷设备，在多个工作模式中自主切换，直至自主休眠，自主唤醒如前文所述，需要满足蓄电池温度达到-15℃以上，太阳能电池发电指标达到140瓦，二者缺一不可。

进入休眠模式后，祝融号的一切动作都是自己说了算，在全系统断电的情况下地火通信自然也是不存在的，这也是为什么包括任务团队在内也不知道祝融号近况的原因所在。这样设计的目的在于克服地火通信时延障碍，让火星车能够根据现地情况自主快速决策，避免电能耗尽关机的风险，并延长使用寿命。

相信此刻很多人都在呼唤核动力火星车，祝融号之所以没有用核，原因也是老生常谈了，还是要再说一遍，就是两点，时间和预算。天问一号从立项到发射时间仅有四年半，在如此短的时间内去研制相匹配的核电池是不现实的。

有人说，人家NASA第一辆不到12公斤的火星车都用上了核热源，天问一号至于如此吗？在此之前请想想，在这辆火星车之前NASA发射了多少火星探测器，他们全部相加又是多么庞大的规模，我们用一次任务就可以抵得上他们十几次任务，这本身就已经是巨大的成功。

也正因为天问一号在极短的时间内实现了跨越式发展，才使得我们能够与世界最强在接下来的火星采样返回任务中站在同一起跑线。

（编辑：汽车网）

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