祝融号睡了大半年，啥时候醒？人工没法干预，为何如此设计
发布时间：2023-01-11 15:21:05 所属栏目：业界 来源：未知
导读： 火星与地球与有着诸多相似的地方，同为太阳系行星，都围绕太阳运行，火星是处于太阳系宜居带边缘的类地行星，地球的黄赤交角（公转轨道面与天球赤道面的交角）是23°26′，太阳
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火星与地球与有着诸多相似的地方，同为太阳系行星，都围绕太阳运行，火星是处于太阳系宜居带边缘的类地行星，地球的黄赤交角（公转轨道面与天球赤道面的交角）是23°26′，太阳直射点在南北回归线之间移动，因此地球有四季之分，火星的黄赤交角约为25°，所以也有四季之分，只不过一个火星年要比一个地球年长约一倍，季节的时间跨度则是6个月左右。 祝融号是中国航天在火星表面部署的第一辆火星车，也是目前人类部署在火星表面太阳能利用率最高的火星车，它不仅有适配火星环境的三结砷化镓太阳能电池翼，在此基础上还创新了基于正十一烷吸热与放热原理设计的“集热器”，进一步提高了太阳能利用率。祝融号作为一款高度依赖太阳能的火星车，它对火星这颗星球的四季之分十分敏感。 去年5月，当时祝融号所在区域正值秋季，白天最高气温零下20摄氏度，夜间最低气温则是零下100摄氏度，而之后到来的冬季气温将更低，除了温度持续降低，太阳高度角也将更低，意味着火星车发电能力也将持续降低。 同时，科学家分析了当时天问一号环绕器拍摄的120米中分辨率着陆区图像，并结合火星车反馈电流变化信息，判断祝融号所在的火星北半球乌托邦平原遭遇了明显的沙尘暴，这对于火星车电能供给也是不利因素。 综合多种因素考虑，祝融号火星车于去年5月18日转入休眠模式，在这一模式下火星车全系统断电。 自转入休眠模式至今，祝融号已经在巡视区沉睡了7个多月，有大半年的时间，那么它何时能够苏醒呢？ 祝融号借鉴了玉兔二号月球车的自主休眠与自主唤醒功能，但是火星不同于月球，月球没有大气，月球车发电能力是可以准确掌握的，且何时进入月夜与月昼都是可以提前计算的时间，因此月球车的自主休眠与自主唤醒的约束条件少，火星不仅有大气，而且还会有沙尘暴，这就对何时进入自主休眠模式提出了更多约束条件。 解决的办法就是定时检查电量储备情况，火星昼间主要通过太阳翼发电，日落后蓄电池开始放电，此时就可以判断蓄电池是否处于充满状态，若蓄电池电量较低，就可以自主进入休眠模式。 祝融号配置4块太阳翼 火星车自主唤醒则要满足两个指标，一个是发电指标，必须达到140瓦以上，再就是温度指标，蓄电池工作温度必须达到零下15摄氏度以上，两个指标缺一不可。 祝融号自主唤醒约束条件之一 按照原计划，祝融号会在2022年12月前后自主唤醒，也就是说它的苏醒时间段是2022年11月、12月、2023年1月，也就是说现在仍处于计划时间区间内。 祝融号火星车既然是自主休眠与自主唤醒，那么它是否可以实现地球这边人工注入指令使其受控进入休眠模式，以及受控进入唤醒模式呢？ 先来看官方报道祝融号进入休眠模式的一段原文：“按照设计方案和飞控策略，火星车于5月18日（2022年）转入休眠模式”，这意味着此次转入休眠模式是受控的 但是，火星车的唤醒则必须基于前文所述的发电与温度两项指标条件下的自主唤醒，也就是说我们地球这边是不能人工控制祝融号火星车的唤醒模式。 为什么不能设计受控唤醒，而一定要自主唤醒？ 这个问题与火星车的安全息息相关，首先在休眠模式下全系统断电，祝融号无法发送任何信息至地球，飞控团队对火星车的能源与温度数据就无法掌握，如果设计受控唤醒，那么就可能在火星车无法满足条件下唤醒，此时能源储备就存在快速耗尽与故障等风险，这将提前宣告火星车寿命的彻底结束。 不仅唤醒功能一定要自主，就连休眠也一定要具备自主能力，面对突如其来的火星沙尘暴，车载太阳翼发电能力与温度都将降低，此时若没有自主休眠功能，火星车同样存在能源耗尽与故障的风险。比如，机遇号火星车最后就是在遭遇沙尘暴后彻底结束了使命任务。 祝融号是人类迄今为止部署火星规模最大的太阳能火星车，但是，很多人仍然有一个疑问，为什么我们不使用核动力？ 火星车核动力指的就是基于同位素热源设计具有发电能力的装置（核电池），NASA的好奇号与毅力号是人类迄今为止仅有的两辆核动力火星车，它们是不受火星四季因素限制的，可以在火星冬季期间正常运行。 事实上，我国嫦娥三号与嫦娥四号的着陆器与月球车都配置了用于月夜温控的核热源，嫦娥四号着陆器也具备基于核热源的发电功能，天问一号参研人员也不止一次披露，我们具备研制核动力火星车的能力。 有两个因素促使祝融号火星车没有选择核动力：时间与预算 很多爱好者在得知天问一号探测器要一步实现火星绕落巡时都觉得很夸张很不可思议，步子这么大，会不是扯着……？ 要知道放眼世界在此之前没有任何一个国家敢于在首次自主探火任务中选择如此高难度的科目。时至今日，除我们以外也没有任何一个国家实现在一次发射任务中连续实现火星环绕、火星登陆、火星表面巡视三大任务，足见其难度之高。 事实上，在工程立项之前，项目团队也主要倾向于更稳健的发展节奏，就是先绕再落，分步实施，但是呢，基于要创新、要赶超的需求，我们踮踮脚伸伸手也可以够得着更高的目标，一步实现火星绕落巡的目标就这样定了下来。 我们之所以可以迈出这么大的步子，也得益于嫦娥探月工程的深厚积累，比如布局全球的深空测控网、大推力运载火箭、基于机器视觉的地外天体着陆技术、用于地外天体着陆的7500N变推力发动机等等。 一步实现火星绕落巡，这意味着要同时研制环绕、着陆、巡视三大模块，投入的预算本就不是一笔小数目，如果再加码核电池，这要花的钱就会更多。 除了花钱多，还有就是时间。作为一步实现火星绕落巡任务的天问一号从立项到发射只用了四年多时间，速度之快可谓前无古人，使得我们可以在21世纪第三个十年初期成为人类唯一在两颗地外天体部署巡视器的国家，极大加速了走向深空的步伐。如果加码核电池，那要花费的时间也会更多。 这也是一个要分清主要矛盾与次要矛盾的问题，深空探测首先要掌握的是基本的工程技术能力，比如嫦娥探月的绕落回，要解决环绕月球、到达月球表面，以及从月球表面返回地球这三大工程难题，掌握这些基础工程能力之后，想怎么发展那就是海阔凭鱼跃天高任鸟飞了。 我国火星探测则是两步走规划，即一步实现绕落巡，二步完成采样回。对于天问一号任务而言，绕落巡三大难题就是主要矛盾，在此基础上我们就可以与世界最强在火星采样返回领域同台竞技，继而从追赶者一跃成为引领者 （编辑：厦门网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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