“祝融号”火星车将进入一年中最冷时节 四项设计应对沙尘低温天气

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日期:2022-05-07 14:20:16    来源:央视新闻    

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。

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:第四个措施就是休眠唤醒,如果前面三个措施都不足以解决能源问题的话,可能这整车就要睡觉了,也就是说自己给自己断电了。等到沙尘天气变好的话,它就会自主唤醒,就可以接着工作。

“天问一号”环绕器持续开展环绕探测

国家航天局探月与航天工程中心还表示,“天问一号”环绕器将持续开展对火星的环绕探测,并公布了一组由“天问一号”环绕器和“祝融号”火星车拍摄的影像。

在环绕火星期间,“天问一号”环绕器携带的7台载荷全部开机,持续开展火星全球遥感探测。其中,中分辨率相机在今年4月1日拍摄了火星水手谷局部地貌影像,分辨率约为65米/像素。随后高分辨率相机在4月17日拍摄到了分辨率约0.8米/像素的火星特里奥莱环形坑影像,显示了坑壁上“季节性斜坡纹”。

此外,“祝融号”火星车的导航地形相机在今年4月10日,也就是着陆后第323火星日,拍摄到了火星表面撞击坑附近分布的石块影像。

持续探测 获取大量珍贵科学数据

截至2022年5月5日,“天问一号”环绕器在轨运行651天,距离地球2.4亿千米,“祝融号”火星车在火星表面工作347个火星日,累计行驶1921米,“天问一号”环绕器、“祝融号”火星车累计获取约940GB原始科学数据。

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。

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:

第四个措施就是休眠唤醒,如果前面三个措施都不足以解决能源问题的话,可能这整车就要睡觉了,也就是说自己给自己断电了。等到沙尘天气变好的话,它就会自主唤醒,就可以接着工作。

“天问一号”环绕器持续开展环绕探测

国家航天局探月与航天工程中心还表示,“天问一号”环绕器将持续开展对火星的环绕探测,并公布了一组由“天问一号”环绕器和“祝融号”火星车拍摄的影像。

在环绕火星期间,“天问一号”环绕器携带的7台载荷全部开机,持续开展火星全球遥感探测。其中,中分辨率相机在今年4月1日拍摄了火星水手谷局部地貌影像,分辨率约为65米/像素。随后高分辨率相机在4月17日拍摄到了分辨率约0.8米/像素的火星特里奥莱环形坑影像,显示了坑壁上“季节性斜坡纹”。

此外,“祝融号”火星车的导航地形相机在今年4月10日,也就是着陆后第323火星日,拍摄到了火星表面撞击坑附近分布的石块影像。

持续探测 获取大量珍贵科学数据

截至2022年5月5日,“天问一号”环绕器在轨运行651天,距离地球2.4亿千米,“祝融号”火星车在火星表面工作347个火星日,累计行驶1921米,“天问一号”环绕器、“祝融号”火星车累计获取约940GB原始科学数据。

关键词: 祝融号火星车 一年中最冷时节 四项设计 应对沙尘低温天气 火星自转周期

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