火星北半球进入深秋 “祝融号”火星车将如何应对寒冷和沙尘暴?

本文转自:新民晚报
【火星北半球进入深秋 “祝融号”火星车将如何应对寒冷和沙尘暴?】火星北半球进入深秋 “祝融号”火星车将如何应对寒冷和沙尘暴?
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图说:拍摄于2021年5月19日(着陆后第5火星日) , 火星车表面无沙尘覆盖 图来源/“中国探月工程”微信公众号
火星北半球进入深秋 “祝融号”火星车将如何应对寒冷和沙尘暴?
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图说:拍摄于2022年1月22日(着陆后第247火星日) , 火星车表面存在明显的沙尘覆盖?
日前 , “天问一号”环绕器近火点再次经过火星车巡视区域上空 , 拍摄了“祝融号”巡视区0.5米分辨率影像图 , 图中“祝融号”火星车行驶路线清晰可辨 。截至2022年3月24日 , “祝融号”火星车在火星表面工作306个火星日 , 累计行驶1784米 , “天问一号”环绕器在轨运行609天 , 距离地球2.77亿千米 , 当前两器运行正常 。
火星北半球已经开始进入秋季 。根据以往的探测资料分析 , 秋季是火星沙尘天气多发季节 , 之后 , 火星将进入漫长而寒冷的冬季 。沙尘暴、尘埃堆积、低温 , 怎样让“祝融号”火星车在恶劣环境中“活”下来?
负责火星车电源产品研制任务的中国航天科技集团八院811所设计师们早就想好了对策 。当巨大沙尘暴让“祝融号”受到沙尘的遮盖时 , 其接收到的太阳光能量急剧下降 , “祝融号”就会进入“休眠”模式 , 待“沙过天晴” , “祝融号”又会“唤醒” 。
通过观察近日“祝融号”火星车从火星表面传回的自拍照 , 对比其刚刚着陆时拍的照片 , 可以看出火星车表面已积累了一层薄薄的沙尘 。通过火星车的遥测信息判断 , 沙尘覆盖虽然让太阳翼的发电效率受到一定影响 , 但能源仍然充足 。据811所火星车太阳电池设计师王文强介绍 , 他们在太阳电池玻璃盖片表面做了特殊涂层 , 让太阳电池阵的表面不易沾染灰尘 , 即便沾染上了灰尘 , 也可通过振动将其抖落 。
据悉 , 在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% , 更别说寒冷的冬季 。火星车能源获取进入“告急”状态 。
研制人员的应对策略是:让火星车冬眠! 811所深空探测专家金波透露 , “冬眠”将持续到第二年春季的到来 。
那相比月球车 , 两者的“休眠唤醒”有何区别呢? “月球车的‘休眠唤醒’ , 主要解决月球车如何在低温环境下度过漫长而寒冷的月夜的问题 , 而火星车的休眠唤醒 , 主要针对火星沙尘暴及火星冬季环境” , 金波介绍 , “月球车的休眠唤醒 , 需要人工干预 。火星车的休眠唤醒 , 是全自主的 。休眠 , 取决于太阳帆板的供电能力和锂离子蓄电池的剩余容量 , 可以说是随时、随地 。唤醒则取决于太阳电池的输出功率和锂离子蓄电池的温度 。”
为了增强能源获取能力 , 提高火星车在火星上的生存能力 , 811所研制人员也做足了功课:创新性地使用最大功率跟踪(MPPT)技术 , 这也是该技术在国内航天领域的首次在轨应用 。811所火星车电源控制器设计师陈达兴告知 , “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 。”
新民晚报通讯员 缪新培 采访人员 叶薇