祝融號：靠什么巡視探測火星

截至今年7月30日，祝融號火星車在火星表面已工作75個火星日，當(dāng)天完成了對第二處沙丘地貌的科學(xué)探測。后續(xù)，它會利用表面成分探測儀和多光譜相機等科學(xué)載荷，對更多目標(biāo)開展詳細探測。

可以說，人們已了解到“融融”的可愛與敬業(yè)。那么，它有哪些技術(shù)特色呢？讓我們一探究竟。

主動懸架啥地形都不怕

火星表面地形復(fù)雜，既有陡坡、大石塊，也有松軟的沙地。美國火星車在工作過程中，曾遇到難以翻越的沙土質(zhì)陡坡，也曾陷入沙土中無法移動。祝融號火星車采用了主動懸架移動系統(tǒng)，其目的就是使火星車在復(fù)雜地形條件下，具備較強的通過能力。

在平坦的硬路面上運動時，火星車保持主動懸架機構(gòu)的主動關(guān)節(jié)鎖定，此時懸架退化為被動懸架。遇到石塊障礙比較高的情況，可利用主動懸架將車體抬高。在難以通過的軟土沙地，特別是車輪發(fā)生較大沉陷無法順利通過時，可采用尺蠖運動方式脫困。

靠集熱窗實現(xiàn)“保暖”

火星表面溫度偏低，在火星車頂部，安裝了像雙筒望遠鏡一樣的設(shè)備，叫作集熱窗。窗口有一層薄膜，可見光能順利透過，車體發(fā)出的遠紅外線卻無法透出，從而起到保溫效果。

陽光透過集熱窗后，能量被一種叫作正十一烷的物質(zhì)通過相變方式儲存。火星白天溫度升高，這種物質(zhì)吸熱融化;到了晚上溫度下降時，這種物質(zhì)會在凝固的過程中釋放熱能。能量的轉(zhuǎn)換方式變成了“光能-熱能-相變能-熱能”，效率可達到80%以上。

當(dāng)前，火星上正值盛夏，祝融號火星車會“感覺”稍稍有點熱。不過，等火星到了秋季之后，收集熱能的這個本領(lǐng)就會顯示出效用了。

太陽能電池片能除塵

在火星表面工作，不可避免地會受到火星塵的影響。最直接的影響，就是導(dǎo)致太陽能電池輸出功率下降。因為火星車工作所需要的電能都來自太陽能，如果電能不足，火星車只能在火星表面“睡覺”。

在夏季，我們觀察荷葉上的水珠，可以發(fā)現(xiàn)，荷葉與水間并沒發(fā)生浸潤，荷葉隨風(fēng)搖曳的過程中，水珠很容易滾落。借鑒自然界荷葉的疏水原理，科研人員在電池蓋片上增加了超疏基微觀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的尺寸比火星塵顆粒的尺寸還要小，當(dāng)火星塵與之接觸時，就相當(dāng)于與一個納米級的“針床”接觸，而不是與一個平面接觸。這大大減小了火星塵顆粒與電池片之間的接觸面積，從而減弱了它們之間的附著力，使火星塵不易沉積，即便沉積后也更容易移除。

火星車采用了超疏基電池蓋片，其中兩個太陽翼還可調(diào)整到豎直狀態(tài)，便于火星塵滑落。

超疏基微觀結(jié)構(gòu)的制備方法有很多種，火星車上采用的是濕化學(xué)腐蝕法。測試發(fā)現(xiàn)，改進后的太陽能電池片，除塵效果達到了80%以上，特別是對粒徑75～125微米范圍內(nèi)的塵埃顆粒，除塵效果可達95%。

自己決定“睡覺”“起床”時間

火星表面也會有局部沙塵天氣，嚴(yán)重時甚至蔓延到火星的大部分地區(qū)，成為全球性沙塵暴。美國的機遇號火星車在火星表面工作了15年，就是因為一次嚴(yán)重的沙塵天氣而中斷了工作。

祝融號火星車如何應(yīng)對這樣的沙塵天氣呢？研制者們?yōu)槠湓O(shè)計了自主休眠喚醒功能。就是說，火星車會根據(jù)環(huán)境變化，自己決定何時“睡覺”何時“起床”。

在火星表面，當(dāng)風(fēng)速逐漸升高，出現(xiàn)沙塵天氣時，火星車首先感覺到的是太陽能電池板輸出的電能有些不夠。每當(dāng)黃昏時，電池電量都應(yīng)該是滿滿的，“今天怎么這么少？”火星車趕緊計算明天工作需要多少電能。如果結(jié)論是“差一點”，那么火星車就會減少工作的設(shè)備，通過“過緊日子”的方式等到第二天;如果結(jié)論是“差很多，不夠今天晚上用的”，那么火星車就會立即休眠，全系統(tǒng)斷電。

喚醒有兩個必備條件：一個是等到沙塵天氣過去，陽光越來越強，大氣變得澄凈、透明，火星車太陽翼的發(fā)電量可維持正常工作;另一個是火星車關(guān)鍵設(shè)備的溫度符合工作要求，比如蓄電池可正常充電了。等條件都滿足了，不需要地面控制，火星車會自己“蘇醒”，繼續(xù)工作。

（摘自《解放軍報》）