探索星辰大海是人类自古以来的梦想,近年来我国航天事业发展迅速,嫦娥号探月、天宫空间站建设、长征系列运载火箭屡破发射纪录等等,一项项光辉的成就书写了国人勇毅前行、勇攀科学高峰的精神气概,也使我国成为世界航天领域举足轻重的后发力量。
祝融号的主要贡献
2020年7月,天问一号火星探测器承载着国人美好祝愿,开启了我国第一次进行系内行星探索的序幕。经过近半年的飞行,终于在2021年2月抵达火星轨道,然后又经过3个月的精密探测,于同年5月份顺利向火星地表释放了祝融号火星车,这是我国在火星表面部署的第一辆火星车,同时也是迄今为止人类研发和部署的利用太阳能效率最高的火星车。
从2021年5月登陆火星表面,到2022年5月启动“冬眠”模式,祝融号在火星上一共工作了347个火星日,在此期间,它一共行进了1900多米,向我国地面控制中心发送了高达940GB的科学数据,为我国开展火星探测、深入了解火星自然地理、气候和土壤特征、环境演化等提供了权威性资料。
探测车是为数不多的探查火星表面以下情况的探查车之一,其着陆点是根据工程和科学标准选择的,降落的区域,即火星乌托邦平原的南部,被认为是可能的海岸线所在地古代海洋。祝融号的探地雷达探测地下岩石的电磁信号并收集其反射波,其目的之一是寻找地表下存在水或冰的证据。祝融号火星车使用两个频率进行地下探测,可以分别探测到火星地表以下4.5米和80米的区域。
或许在不久的将来,通过这种探测,可以打开通往火星地下的“窗户”,将有助于深入了解火星的地质发展、早期气候条件的线索,以及可能存在水或冰的证据。
祝融号为什么要“休眠”?
去年5月,祝融号在火星上开展的探测工作正如火如荼,但当时火星车所在区域,已经来到了火星上的秋季,地表温度开始逐渐下降,其中白天最高气温也只有-20摄氏度,夜晚则更低,达到-100多摄氏度。随着时间的推移,温度还会持续走低。
与此同时,火星冬季的到来,意味着太阳高度角也变得越来越低,这时候以太阳能为能源供给的祝融号,其发电能力势必会持续降低。
更让科学家们感到担忧的是,当时根据天问一号环绕器拍摄的120米中分辨率着陆区图像,显示出祝融号所在区域遭遇了强烈的沙尘暴天气,大量沙尘必将会给火星车的电能供给带去极大挑战。
虽然祝融号配备了三结砷化镓太阳能电池翼,还增加了基于正十一烷吸热与放热原理设计的“集热器”,太阳能利用效率有了明显提升,但是,作为一个高度依赖太阳能的火星车,必然对火星上的季节变化非常敏感,如果在这样的天气环境下硬要让它继续工作,所带来的后果肯定会非常危险的。
所以,我国的科学家们果断决策,决定在2022年5月18日对祝融号火星车实施远程断电操作,使其转入休眠模式,以躲避恶劣天气的严重影响。
为什么祝融号到现在还没有醒来?
按照原定计划,祝融号会在2022年12月的前后,通过自主唤醒模式自行“苏醒”,从而恢复工作。如果算上时间计算上的误差以及火星上的诸多不可控因素,那么祝融号的“苏醒”时间,理论上不会超过今年的1月份。而现在已经到了3月份,为什么还没有“醒过来”?
祝融号在设计时,借鉴了玉兔二号月球车的自主休眠与自主唤醒功能,技术上是相当成熟的。但是火星表面的自然环境与月球完全不同,火星上空有大气层,还会时不时暴发强烈沙尘天气,计算进入白昼和黑夜的时间精准性也赶不上月球。同时,要满足自主唤醒,需要至少两个基本的条件,一是温度,必须要达到-15摄氏度以上的温度,才可安全进行工作;二是发电功率,需要至少达到140瓦以上,方能稳定开展工作。
所以,国内外的不少科学家判断,之所以祝融号没有按原定计划“醒过来”,上面这两个起码的条件,现在都还不能满足。一方面,是当前火星的大气环流,存在着较为明显的南经大气压差,空气倾向于由高压的夏半球流向低压的冬半球,地表又没有植被覆盖,容易引发全球性的沙尘暴,风力极大,能量高达地球平均水平的百倍以上。
另一方面,现在火星白天的温度虽然已经达到30摄氏度,但晚上气温仍然很低,着陆点区域甚至低到-130多摄氏度。加上此前半年多的休眠和低温,祝融号火星车的蓄电池容量估计会发生衰减,太阳能板又有厚厚的沙尘覆盖,因此电力肯定不足,不足以支撑自主苏醒。
前不久,美国NASA火星勘测轨道器 (MRO)传回了多张照片,显示祝融号火星车的顶部光谱特征,要比此前正常工作时要黯淡了许多,说明在半年多的休眠期间,上部积累了很多的沙尘,说明祝融号在火星上还没有“苏醒”的迹象。
我们当然希望祝融号能够平安度过这段不平常的时期,依然在未来能够活跃在火星探测的舞台上,但即使它“醒不过来”,它也超期完成了所有的既定任务,为我们马上要开展的新一轮火星探测任务打下了坚实基础,在这里,为祝融号祈福!