“祝融”探“火”

鄭永春

歷經驚險火星我來了！

2020年7月23日12時41分，中國在海南文昌航天發射場發射了天問一號探測器，經過5次軌道修正，于2021年2月10日抵達火星，被火星的引力捕獲，成為火星的人造衛星。開始對火星表面進行遙感探測。天問一號包括環繞器（也叫軌道器）與著陸巡視組合體（簡稱著巡組合體）兩部分。其中，著巡組合體中的巡視器——火星車，又是整個火星探測計劃的焦點，航天人以中國古代神話中掌管火種的神仙的名字，將其命名為祝融號。

2021年5月15日早晨，環繞器與著巡組合體分離。分離后，環繞器抬升軌道高度，繼續環繞火星，通過7套科學儀器對火星表面進行遙感探測。另一方面，它還是地球上的科學家與火星車進行通信的中繼衛星，火星車獲得的探測數據也要通過它才能傳回地球。著巡組合體剛接觸到火星大氣層時，速度高達每小時2萬千米，在短短的9分鐘內，減速到0。

天問一號包括環繞器與著陸巡視組合體兩部分（圖片來源/國家航天局）

從接觸火星大氣，到登陸火星表面，全程只有短短的9分鐘，但祝融號著陸時地球到火星的距離達3億多千米，地面發出的遙控指令以光速傳播，也要17分鐘后才能抵達火星。這意味著，著巡組合體只能自主判斷，想盡各種辦法實現剎車減速，闖過這道鬼門關。如果減速不夠，就會墜毀在火星表面。歷史上，蘇聯數次、歐洲兩次登陸火星失敗，都發生在這一階段，所以，著陸是所有探火任務中難度系數最高的。

祝融號成功登火，讓中國成為世界上第二個成功登陸火星的國家，值得我們每一個中國人感到驕傲和自豪。

因“火”制宜，航天工程師的精巧設計

祝融號火星車重240千克，完全展開時長2.6米、寬3米、高1.85米。這輛由中國航天人自主研發的火星車，張開四片太陽能電池翼時，就像二一只翩翩起舞的蝴蝶。這是設計師在設計火星車時，看到了一個藍色蝴蝶標本受到的啟發。

為了避免“陷車”和“托底”，祝融號采用了主動懸架技術。火星表面地形復雜，既有容易陷車、難以翻越的沙土，還有容易刮擦底盤的石塊，通過中國自主研發的主動懸架技術，祝融號火星車可以根據實時路況，將懸架的形態、剛度和阻尼調整到合適的狀態，主動控制車身的高度和角度。遇到障礙時，抬起車輪，調整整車的重心，防止車輪下陷，避免底盤被石塊卡住，順利越過障礙物，大大提升脫困能力。

為了適應不同的路況條件，祝融號采用了多種行走方式。它既能沿著直線走，原地轉向，邊走邊調整方向，還能像蟲子一樣蠕動著走，像螃蟹一樣橫行。這樣一來，無論遇到什么樣的地形，它都能找到適當的行走方式。

由于太陽光照到地球上需要8分鐘，照到火星上需要10分鐘，火星離太陽更遙遠，相同條件下的太陽輻射強度只有地球表面的30%左右。為了得到足夠的動力，祝融號配備了4塊太陽能電池翼，其中2塊還可以根據光照方向調整角度，以最佳入射角吸收太陽光，確保火星車有充足的能源。此外，祝融號走得很慢，巡航時的行駛速度僅為每小時40米，可以用龜速來比喻。遇到惡劣天氣或光照不足時，它還會主動休息，原地避險。正是這一系列因“火”制宜的貼心設計，讓祝融號在火星上走得安全，走得放心。

“地質學家”祝融號的科考之旅

祝融號要巡視的地方，位于火星上最大的盆地——直徑達3300千米的烏托邦平原。

祝融號不僅是一輛車，更是一個機器人地質學家，它攜帶了6種科學儀器。

負責識別路況的是2臺導航與地形相機，它們安裝在火星車桅桿的頂端，就像人的雙眼，給火星車提供導航支持。通過從不同角度看同一個目標，形成物體的三維影像。我們看到的具有震撼效果的火星照片，就來自它們的貢獻。

火星表面不同的巖石和礦物，含有不同的物質。負責分析火星表面物質成分的有兩臺儀器。其中一臺是多光譜相機，安裝在桅桿頂部，通過獲取物體在多個波段的反射光譜，就像識別人的指紋一樣，分析

“著巡合影”圖。火星車行駛至著陸平臺南向約10米處，釋放安裝在車底部的分離相機，之后火星車退至著陸平臺附近，分離相機拍攝了火星車移動過程和火星車與著陸平臺的合影（圖片來源/國家航天局）出不同的物質成分。

另一臺是火星表面成分探測儀，由激光誘導擊穿光譜儀和短波紅外光譜儀組合而成。短波紅外光譜儀與多光譜相機的探測原理相似。激光誘導擊穿光譜儀像一根激光筆，向目標發射一束高能激光脈沖，巖石表面被燒蝕后，激發出的等離子體在冷卻過程中發出獨特的光譜。通過光譜測量，可以遠程分析物質的元素組成，包括硅、鋁、鐵、鎂、鈣等十多種元素。這也是這種技術首次應用于中國的深空探測任務。

天問一號的環繞器和祝融號火星車上都有一臺次表層探測雷達，通過主動發射和接收電磁波信號，探測地下結構。火星車上的雷達安裝在車體底部，可以探測百米深處的水冰。火星車桅桿的頂端和底端，安裝了2個相同的三軸磁通門探頭（磁強計傳感器），組成了磁場探測儀，這是火星上第一臺移動式磁場探測儀。通過祝融號的直接測量，可以幫助我們了解火星殼層的剩磁信息，還能了解太陽風與火星大氣或電離層的相互作用。

在火星車的桅桿頂部和甲板前端，分別安裝了風、聲傳感器和溫、壓傳感器，組成了一個移動氣象站，長期觀測火星表面的氣溫、氣壓、風速、風向和聲音。這可以幫助我們追溯火星氣候變遷的歷史。

“千里之行，始于足下”，通過祝融號我們可以看到火星上的萬古荒漠，河道遺跡，藍色夕陽，渺小而珍貴的地球，感受到寒冷的溫度和疾速的風，聽到奇怪的聲音。這些來自伙伴行星的獨特信息，無時無刻不在提醒著我們，地球是人類的家園，生命的天堂。保護地球，就是保護人類的前途和命運。

（責任編輯/高琳 美術編輯/周游）