05-22 20:11
小新说

5月22日10时40分，“祝融号”火星车已安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测。央企高科技大显身手，小新带你一起探访“祝融号”火星车——

“祝融号”火星车都有什么功能？

火星车是在火星登陆并用于火星探测的可移动探测器，是人类发射到火星表面并进行巡视探测的一种“特殊车辆”。

天问一号任务的科学目标是研究火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等。


▲ 火星车（模拟动画）

“祝融号”火星车由结构与机构、移动、天线、热控、供配电等10个分系统组成，具有四大主要功能：

能够承受整个任务过程中的力学、热、辐射等空间环境；
落火后火星车与进入舱配合完成释放、分离任务；

在火昼时完成火面感知、探测、移动等工作，在火夜时进入待机状态；

能够适应火面环境，具有自主休眠唤醒能力。

“祝融号”如何探测、通信和拍照？

5月15日，天问一号任务着陆巡视器成功软着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区后，火星车建立了对地通信。

5月17日，环绕器实施第四次近火制动，进入中继通信轨道，为火星车建立稳定的中继通信链路，陆续传回图像数据。


▲ 火星车驶离平台（模拟动画）

探测器自2020年7月23日发射以来，在地火转移飞行、环火轨道运行期间，环绕器配置的中分辨率相机、高分辨率相机、矿物光谱分析仪、磁强计等7台科学载荷陆续开机探测，获取科学数据。

火面工作期间，火星车将按计划开展巡视区环境感知、火面移动和科学探测，通过配置的地形相机、多光谱相机、次表层探测雷达、表面成分探测仪等6台载荷，对巡视区开展详细探测。同时，环绕器将运行在中继轨道，为火星车巡视探测提供稳定的中继通信，兼顾开展环绕探测。

“祝融号”如何适应火星环境运动自如？

先进的主动悬架，火星车自如爬坡下坎

火星表面地貌复杂，如何让火星车在能够自如地爬坡下坎，科研团队为火星车设计研制了“定制化”的悬架减速自锁装置。“祝融号”火星车配备了先进的主动悬架，具有蠕动，抬轮，车体升降等多种运动模式。配备主动悬架的火星车，不再担心车轮下陷，甚至发生单个车轮故障也不会丧失移动能力。“祝融号”火星车自主移动能力也非常杰出，相对传统巡视器，最大自主导航速度和自主移动距离均有大幅度的提升。

加速度计为GNC提供测量信息，火星车精准“感知”速度和位置

安装在火星车上的加速度计随时为GNC提供测量信息，确保火星车移动的过程中能够随时精准“感知”速度、位置，为火星车安全平稳地开展工作保驾护航。

“祝融号”如何实现能源供给？

“祝融号”火星车看上去像一只美丽的“蓝色闪蝶”，四只翅膀是用于能源供给的太阳能电池板。火星距离地球最远距离长达4亿公里远，科研人员无法对登陆火星的火星车进行实时测控，“祝融”号基本以自主工作为主，按照火星日进行工作规划，进行长距离自主移动，并以中继通信作为主要遥控、遥测、数传手段。

蝶形四展太阳翼

火星大气表层光照强度大约是月球表面的三分之一；火星大气吸收太阳光蓝绿光，容易造成光谱红偏；而火星沙尘沉积将影响太阳电池阵发电，为此，研制团队专门针对光照、沙尘等情况，设计了蝶形四展太阳翼，配置了特殊的电池。

太阳电池玻璃盖片上的特殊涂层

火星尘埃在太阳电池表面的堆积也会极大影响火星车的能量获取效率。研制人员为此开展了关键技术攻关，通过表面处理和结构设计在太阳电池玻璃盖片表面做了特殊涂层。

最大功率跟踪技术

研制人员创新性地在火星探测任务上首次使用了最大功率跟踪技术，这也是该技术在国内航天领域的首次在轨应用，跟踪精度高达98%，相比传统电路，提高了太阳电池20%的利用效率，既解决了火星车能源紧张问题，也在减少太阳电池阵面积的同时减轻了电源产品的重量。

“祝融号”如何自主休眠唤醒？

火星上有大气，当大气运动引起的巨大沙尘暴让火星车受到沙尘的遮盖时，接收到的太阳光能量急剧下降，这时就必须为火星车设计一个“休眠”模式，耐心等待沙尘暴过去。其次，火星上有明显的四季变化，当进入火星深秋后，光照强度会持续减弱，而火星太阳辐照强度仅为月球表面的20%，这时，火星车需要进入长期的“冬眠”，直至第二年的春季到来。


判断蓄电池电量，火星车自动转入休眠状态

火星气候具有复杂性，火昼时锂离子蓄电池可能会面临联合供电进而导致充电量不足的情况。为了确保万无一失，研制人员也为火夜制定了一份休眠唤醒“备份”计划，在火昼转火夜前，对锂离子蓄电池的剩余电量进行判读，当蓄电池的剩余电量不足以支撑火星车度过火夜时，火星车转入休眠状态。


优先给锂离子蓄电池加热，唤醒火星车

火星车锂离子蓄电池不具备保温设备，若没有从-90℃的最低温度恢复到-15℃的工作温度，即使唤醒了，也无法正常开展工作。休眠的时候整器会断电，至于什么时候再唤醒，需要先参考锂离子蓄电池的温度。

研制人员给锂离子蓄电池增加了温度继电器，用来判断锂离子蓄电池的温度。当太阳电池重新开始工作后，优先给锂离子蓄电池加热，待加到-15℃左右，温度继电器自动闭合，火星车真正唤醒。

延伸阅读

5月19日，我国首次火星探测天问一号任务探测器着陆过程两器分离和着陆后火星车拍摄的影像发布。天问一号任务探测器由中国航天科技集团有限公司研制。图像中，着陆平台和“祝融号”火星车的驶离坡道、太阳翼、天线等机构展开正常到位。


▲ 由火星车的前避障相机正对火星车前进方向拍摄。图中可见坡道机构展开正常；图像上部的两个伸杆为已经展开到位的次表层雷达；前进方向地形清晰。为获知火星车前进方向更大范围的地形信息，避障相机采用大广角镜头，在广角镜头畸变的影响下，远处地平线形成一条弧线。


▲ 由导航相机拍摄，镜头指向火星车尾部。图中可见火星车太阳翼、天线展开正常到位；火星表面纹理清晰，地貌信息丰富。



▲由环绕器的监视相机拍摄的着陆巡视器分离过程影像

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