“祝融号”准备过冬四项设计应对沙尘低温天气

网络编辑国内 2022-05-07 06:07:56 0 火星火星车太阳

国家航天局探月与航天工程中心6日表示，目前火星北半球已经进入冬季，预计7月中下旬，将进入一年中最冷的时节。“祝融号”火星车也为此做好了准备。

火星的自转周期与地球接近，一个太阳日仅比地球长约40分钟，因此火星也和地球一样存在昼夜交替和四季变化。但火星的公转周期约是687天，所以火星每个季节的平均持续时间约是地球上的2倍。

目前，“祝融号”所在的北半球正在进入冬季。根据测量，火星车当地正午最高温度已降至零下20℃，夜间环境温度低至零下100℃以下。由于存在沙尘天气，影响火星车太阳翼电池阵的发电能力。近期，工程团队采取转动太阳翼调整光照角度、减少每天工作项目和时长，实现能源平衡。

中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥：目前我们的火星车主要的电力的获取、储存、供给符合我们原来设计的预期。所以对于后续度过严酷的冬季，我们也做了相应的一些预案。

自主休眠模式助力“祝融号”度过极端天气

未来两个月，太阳直射点还将继续向火星南部移动，大约在7月中下旬火星北半球将进入一年中最冷的时节。为了安全度过火星寒冬、沙尘暴等极端天气，“祝融号”火星车设计了自主休眠等工作模式，在能源降低到一定程度后会自动进入休眠模式，等到环境条件逐渐转好后，再恢复正常工作模式。

火星秋冬季表面光照强度会持续减弱

那么，为什么说火星北半球进入冬季，火星车会面临更严峻的挑战呢？据了解，火星北半球进入深秋季节后，光照强度会持续减弱，此时，火星表面太阳辐照强度仅约为地球表面的30%，月球表面的20%，而在寒冷的冬季，太阳辐照强度还将继续下降。此外，秋冬季是火星沙尘天气多发季节。影像监测显示，从今年1月下旬开始，火星北纬60°以北区域开始出现明显的风沙活动现象，并在今年2月出现了局部沙尘暴。这些沙尘不仅影响太阳翼对光能的转化，还会对火星车自身收集热量造成影响。

通过祝融号火星车去年5月19日和今年1月22日的两幅自拍照，我们可以清晰地看到，火星车的表面有明显的沙尘覆盖。

航天科技集团五院天问一号巡视器总体副主任设计师彭松：沙尘会影响太阳翼的发电，它蒙了灰肯定发电效率就降低了，可能会导致它能源不足。

沙尘对光能转化及火星车集热造成影响

祝融号火星车主要通过太阳翼将太阳能转化为电能，从而为火星车上的科学设备提供正常工作所需要的电力支持。因此，太阳翼上的灰尘对于光能的转化产生一定影响。不仅如此，这些沙尘还会对火星车的温度造成一定影响。

航天科技集团五院天问一号巡视器总体副主任设计师彭松：翅膀中间的车本体的顶板上面，有两个圆形的透明薄膜学名叫集热窗，阳光通过膜照进去之后能把热量留在火星车的舱内，但是现在如果蒙一层灰的话，透进去的阳光就变少了，它收集的热量就少了，最终影响的还是能源的情况。

“祝融号”四项设计应对沙尘低温天气

据工程团队介绍，其实已为“祝融号”火星车制定了包括休眠模式在内的四项措施，能够保证“祝融号”安全度过火星寒冬、沙尘暴等极端天气。

航天科技集团五院天问一号巡视器总体副主任设计师彭松：第一个措施是它太阳翼的电池片是一种特殊的材料，叫超疏基材料，跟荷叶一样，水珠落上去就可以滑落，灰落上去之后比较容易吹掉。

“祝融号”太阳翼有对太阳的定向跟踪功能

太阳翼还有对太阳的定向跟踪功能。尽管到了冬季，太阳的高度相对低一些，但火星车的这对翅膀依旧会像向日葵一样，随着太阳的东升西落而变化位置，最大限度地获取太阳能。

火星车可改变工作模式保存体力减少能耗

第三项措施就是在风沙的天气条件下，火星车可以通过改变工作模式来保存体力、减少能源的消耗。