美国火星车能运行11年,为何中国祝融号只有1年?总师:其实是最合理安排
火星科普
2024-01-25 01:29:56
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原标题:美国火星车能运行11年,为何中国祝融号只有1年?总师:其实是最合理安排

目前,火星的北半球刚过了秋分,这意味着我国的祝融号火星车过了最后的唤醒期限,祝融号并没有像预期那样苏醒过来,这样它将很有可能再也醒不过来了。祝融号在火星上运行了368个地球日,差不多一年的时间,总行驶距离为1.921公里。

与此同时,比祝融号早将近3个月登陆火星的美国宇航局(NASA)毅力号火星车,如今还在火星上行驶,它已经运行了1069个地球日,即两年11个月的时间,累计行驶了23.73公里。

在火星表面上,NASA还有一辆火星车在运行,这就是11多年前登陆火星的好奇号火星车,其总运行时间达到了4187天,总行驶距离可达 31.13公里。更早一辆火星车机遇号则运行了长达5251天,即14年4个月,累计行驶45.16公里。

相比之下,NASA这几辆火星车都要比祝融号运行得更久。那么,为什么祝融号只能运行一年的时间,而美国火星车都能运行数年呢?

首先,对于我国而言,祝融号能够成功在火星上软着陆,就已经是一个巨大的成功,因为火星登陆任务难度极高。

美国的火星探测始于1964年,当时水手4号在将近一万公里之外飞掠火星。1971年,NASA把水手9号首次送入环火星轨道。1976年,海盗1号登陆火星,这是一个固定平台。1997年,旅行者号成功登陆火星,这是NASA第一辆在火星上漫游的火星车。从开始探测火星到送火星车上去,NASA用了33年的时间。

在人类航天史上,真正能够安全着陆火星的探测器只有一半。我国的第一次火星探测任务——天问一号,不仅包含了绕火星飞行的轨道器,而且还包含了着陆器和祝融号火星车,我们要直接挑战超高难度的火星登陆。

登陆火星先要面临通信延迟的挑战。火星与地球之间的平均距离可达2.25亿公里,即便无线电信号以光速传播,仍然存在着十几分钟的信号延迟。因此,地球上的控制中心无法实时控制探测器在火星降落,只能由其自主着陆。

其次,火星大气给着陆带来了巨大的麻烦。虽然火星大气比地球更加稀薄很多,但仍然足够厚,会对下降的着陆器产生阻力,这是着陆器必须克服的。不仅如此,火星大气成分随着高度下降不断变化,这使得着陆器的降落过程变得更为复杂。

由于信号传输的延迟,地球上的控制中心无法实时监控和调整,所以着陆器进入火星大气层后,就需要独自面对“恐怖7分钟”。在这7分钟的时间里,着陆器必须减速、对抗大气阻力、选定着陆点、打开降落伞、悬停着陆等一系列关键步骤。一半没有安全着陆火星表面的探测器,都是倒在“恐怖7分钟”阶段。

我国第一次开展火星探测,就实现了探测器的着陆和火星车的漫游,这已经是一个伟大的壮举。作为首次探火任务,祝融号的设计寿命被定为92天,即3个月左右。中国行星探测工程总设计师张荣桥表示,这其实是最为合理的安排。

祝融号无法直接把数据传回地球,而是需要经由火星轨道上的环绕器提供中继通信,才能把探测到的大量数据传回地球。我国是第一次去火星,只有一个环绕器提供中继通信,而环绕器本身还要开展对火星全貌成像的艰巨任务,所以祝融号被设计在3个月内完成各项预定探测任务,让环绕器有足够的时间开展观测任务。

祝融号的实际运行时间是一年左右,所以已经大大超越了设计寿命,超期完成任务,整个任务是非常成功的,这毕竟是我们的第一次火星任务。而NASA已经多次探测过火星,积累了相当丰富的经验,他们在设计火星车时更能针对火星环境来进行调整。

在动力来源方面,我国的祝融号和美国的机遇号都是采用太阳能电池;美国的好奇号和毅力号则都配备了放射性同位素热能发电机,这种核能可以为火星车在夜间、冬季或沙尘暴天气时提供稳定的电源,使其运行更长时间。

由于火星上时常会出现沙尘暴天气,有时甚至是全球性的,所以祝融号太阳能电池板会被沙尘覆盖,导致发电量下降。而且在寒冷的火星冬季,光照不足也会影响太阳能电池板发电。

NASA的火星勘测轨道飞行器(MRO)拍摄到了火星表面上的祝融号,至少从2022年9月开始,祝融号就陷入一动不动的状态。我国航天人员希望在火星夏季时,把祝融号唤醒。但直到2023年12月,火星北半球过完了夏季,也没能唤醒祝融号。

如今,最后唤醒期限已过,祝融号也许是时候跟我们说再见了……

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