油管祝融号火星车传回火星影像(技术真不如NASA火星车)

2022年5月6日,中国青年网在线刊发了一篇文章,标题是《“祝融号”火星车准备越冬 环绕器持续开展环绕探测》,看起来似乎没有什么特别的含义,但文章中却有两个意思:

  • 火星将会进入一个非常漫长的冬季
  • 祝融号将在接下来1-2个月内某个时间失联

而且失联时间可能会高达半年,这让大家有些不能接受,然而更让人好奇的是NASA的毅力号却不会,技术真不如毅力号火星车?为什么会这样?

油管祝融号火星车传回火星影像(技术真不如NASA火星车)(1)

为何火星冬季会让祝融号失联?

在这个话题中有个非常有趣的问题,火星这个荒凉无比的星球还分什么冬季?其实火星不仅有冬季,它还有春夏秋,因为它在太阳系里是和地球最相似的星球!

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火星是太阳系四颗岩石质行星中距离太阳最远的行星,与太阳的平均距离为2.28亿千米,大约为日地距离的1.5倍以上,其直径为6778千米,差不多只有地球直径的一半。自转周期则为24.6229小时,每天只比地球多出40分钟,因此去火星不必“倒时差”。

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然而另一个与地球四季更相似的则是火星自转轴也是歪的,其倾角达到了25.19°,比地球的23.44°还要大一些,因此火星的四季比地球应该更明显。

油管祝融号火星车传回火星影像(技术真不如NASA火星车)(4)

不过火星大气层极其稀薄,其表面的平均大气压只有600Pa,是地球海平面标准气压(101kPa)的0.6%,就这么点大气,95.32%都是二氧化碳,只有0.13%的氧气,所以火星表面是无法存在液态水的,因为很快就会沸腾蒸发,也无法直接提供呼吸,所以火星表面看起来就像《火星救援》中永远都是黄沙漫漫一片。

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祝融号在哪里,为何冬季会失联?

其实早在3月25日,中新网就曾报道过,火星北半球真进入秋季,火星沙尘暴多发,祝融号将进入“花式”睡眠期,未来可能“随时失联”。

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祝融号降落的位置是火星北半球的乌托邦平原,其精确坐标为火星东经109.925°,北纬25.066°,其纬度大约和地球上的广西桂林差不多,不过由于火星倾角比较大,因此这个纬度假如和地球上对比的话,应该更北一些。

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祝融号

祝融号火星车是我国天问一号任务中着陆火星的巡视车,于2020年7月23日发射,2021年2月10日入轨,5月15日成功着陆于火星,这是我国第一次火星探测任务,也是全球第一次探测火星就完成绕、落、巡任务的国家。

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祝融号携带了火星探测器穿透雷达( RoPer )、火星探测器磁力计( RoMAG )、火星气候站( MCS )、火星表面化合物探测器( MarSCoDe )、多光谱相机( MSCam )与导航和地形相机(NaTeCam)。

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这些仪器设备的电力来源就是祝融号携带的太阳能电池,由于火星昼夜温差比较大,白天可以达到十几度,但夜间可以低至-100℃,因此祝融火星车必须保温,否则就会被“冻死”,火星车的太阳能电池除了用来供电,还需要给火星车保温。

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不过祝融号携带了10个正十一烷罐在白天吸收太阳的热量,夜间慢慢释放以提供保温,除了主动保温措施外还有被动防止热量流失的措施:“气凝胶 CO 2隔离”,减少热传导、隔离辐射热泄漏、“消除”客舱内对流等方式减少热泄漏,确保仪器舱内设备工作的最佳温度。

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但目前祝融号降落地已经进入冬季,白天的气温已经低至-20℃,夜晚更是低至-100℃以下,而且火星轨道上的平均太阳辐射强度约为地球附近的43%,火星的冬季和地球有些类似但更为极端:

  • 1、大气稀薄气温流失更明显
  • 2、火星沙尘暴
  • 3、火星北半球冬季还处在远日点

地球上有大气圈和水圈的保温,因此地球上的平均温度才能达到15℃左右,据WIKI资料,要是没有大气圈和水圈的保温效果,地球表面平均温度会是−18℃左右,所以火星薄薄的大气层保温效果很差。

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机遇号之死

另一个必须要了解的是火星沙尘暴强度还挺大,而且多年来火星沙尘暴的开始时间都是在5~6月份左右,NASA的火星探测车“机遇号”就“死”在了2018年6月份开始的一场超级沙尘暴:

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沙尘暴后的火星

2018年6月份,机遇号登陆地“鹰撞击坑”所在的子午线高原上开始出现局部沙尘暴,机遇号火星车是一辆于2004年1月25日登陆火星的探测车,其原本设计运行时间是90个地球日,但其一直工作到了2018年,其使用的是太阳能电池,已经大幅度衰减。

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由于此次沙尘暴发展速度比较快,机遇号控制工作小组有些始料未及,等准备储备太阳能捱过这个沙尘暴季,已然来不及了,因为这次沙尘暴整整持续了将近3个月,从6月11日机遇号开始休眠开始到9月上旬才渐渐消停。

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机遇号的最后一张照片

但机遇号再也没有被唤醒,连续工作了十几年的机遇号死在了这个沙尘季!除了老旧以外,太阳能电池被沙尘覆盖无法清理可能是另一个重大原因。

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祝融号为了应对沙尘还做过一番设计,据811所火星车太阳电池设计师王文强介绍,其太阳能电池表面有涂层不容易沾上灰尘,另外据此前的数据对比,“祝融号”的电流衰降率为2%至3%,远远低于国外火星车6%至9%的衰减率。

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而且在太阳能电池上还有“抖动”装置,避免沙尘在太阳能电池上累积影响工作效率,不过如此这般之后,在火星的冬季,祝融号仍然还得以休眠度日,因为火星的冬季除了上述这些问题外,还有一个远日点的问题。

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火星轨道的偏心率(0.093)要比地球(0.0167)略大一些,因此火星的远日点和近日点辐射差异要比地球差距更大,目前火星刚过远日点,但北半球却正进入冬季,太阳大约在7月中下旬到达南回归线附近。

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远日点加上北半球冬季,是的接收到的太阳辐射大幅降低,再有沙尘暴威胁,祝融号的冬季真不好过,除了休眠休息,还真没有特别好的办法,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。

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因此未来可能在某个时刻祝融号就可能会失联,而火星的一年大约是687天,相当于地球的2年不到点,一个火星冬季差不多是地球冬季的2倍,所以祝融号失联半年还真是有可能的,不过我们希望这次火星沙尘季影响小一些,祝融号也可以多出来溜达几下。

为什么“毅力号”不会失联?

机遇号和祝融号用的都是太阳能电池,冬季或者沙尘来临自己都得知难而退,但毅力号用的却是核动力,它拥有一个“巨大的”核电池!

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毅力号NASA的Mars 2000任务中的火星车,2020年7月30日发射,于2021年2月18日登陆于火星Jezero陨石坑,迄今为止已经工作了一年多。

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毅力号的车身基于成熟的好奇号火星车而来,总重量为1.025吨,和一辆紧凑型轿车差不多,车身屁股后面有一个巨大的“多任务放射性同位素热电发电机 (MMRTG)”,利用钚238自然放射性衰变产生的热量产生约110 W的电力,其持续供电能力长达14年。

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毅力号也怕沙尘,但它不再担心太阳能电池被沙尘覆盖,因为它根本就没太阳能电池!不过在沙尘暴肆虐之时也得乖乖地趴窝,毕竟当导航摄像头看不清前方路况时也没必要在火星上瞎逛,这台车造价可是很高,万一卡在了某个石头缝里那就罪过了。

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从先进性上而言,祝融号确实和毅力号有些差距,则从两者装载的仪器设备就能看出,祝融号携带的设备还比较初级,而毅力号携带的设备则包括X射线岩石化学行星仪(PIXL)、火星地下实验雷达成像仪(RIMFAX)、火星环境动态分析仪(MEDA)、火星氧气原位资源利用实验(MOXIE)、超级相机(SuperCam)、Mastcam-Z相机和拉曼荧光光谱仪(SHERLOC)等。

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两者与人体比例对比

毅力号正是NASA几十年火星探测的集大成者,火星车平台也是从优秀的好奇号火星车改进设计而来!不过各位千万别气馁,毕竟祝融号是我国第一台火星车,首次就登陆火星就完成绕落巡的国家也只有中国,第一步就是一大步,成功就表明了一切!

延伸阅读:火星年

目前是大流士火星历28年16月23日,为什么是28年呢?火星元年又是怎么算的呢?这还真有个说法:

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火星二号探测器着陆的那年反推回来的火星年第一天,就是1970年4月28日,那么现在是啥时候啥月份呢?根据火星历对应下表即可查出对应的火星季节:

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目前火星已经是立冬月,未来还有小雪月、大雪月、冬至月、小寒月、大寒月!不过火星月和地球又有些不一样:

火星历将每年分为二十四个火星月,按照每六个火星月一组分为四组,每组的前五个月有二十八个火星日,第六个月只有二十七个火星日,每年最后一个月在闰年会多包含闰日,即在闰年会有二十八天。

是不是有些搞脑子?不用去死记硬背,咱也不在火星上生活,只有那些控制火星车的科学家团队才需要时时刻刻了解火星的状况,咱这些吃瓜群众,知道查火星历就不错了。

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