火星上的“中國風(fēng)”

張?zhí)锟?/p>

火神就位

為什么中國的火星車叫祝融？

單從字面理解，祝是祭祀，祭火，祭光明，祭祀天帝；融是螢火蟲，像星星一樣閃光，在黑夜里明亮。祝融又是我國原始社會(huì)末期著名氏族領(lǐng)袖之一，名重黎，是黃帝后裔高陽氏的玄孫。帝嚳高辛氏時(shí)，他任火正之官受封于有熊氏故墟，就是如今的河南新鄭一帶。他以火施教，為民造福。帝嚳為其命名祝融，后世尊為火神。

既然祝融是中國上古神話中的火神，而火的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用驅(qū)散了黑暗，帶來了溫暖，也改變了人們的飲食——熟食提供了更高的營養(yǎng)，也促進(jìn)了人類的演化，并提升了人類文明。因此，以祝融命名中國的火星車寓意點(diǎn)燃中國星際探測(cè)的火種，指引航天人不斷超越自我，逐夢(mèng)星辰。

天問一號(hào)由著巡器與環(huán)繞器組成，降落火星之后，著巡器又分體為著陸器和巡視器兩部分，后者就是祝融號(hào)火星車。天問一號(hào)有三大任務(wù)，即“繞—落—巡”，而最后一個(gè)“巡”的任務(wù)分量最重，因?yàn)椋鹦情L什么樣，有什么成分，火星大氣由什么組成，以及火星的溫度溫差等，都要由祝融號(hào)火星車的巡游來探測(cè)。

祝融號(hào)火星車在火星上的探測(cè)和研究時(shí)間初步定為90天，一旦出現(xiàn)故障，就無法完成既定的任務(wù)。在火星上待的時(shí)間越長，越有利于了解火星并完成所有探測(cè)任務(wù)。因此，祝融號(hào)火星車有許多創(chuàng)新。

祝融號(hào)火星車有4片電池板，側(cè)端兩片，尾端兩片。這種設(shè)計(jì)讓火星車既能保持爬坡能力，還能獲得更大面積的太陽能板，電力供應(yīng)更充足。而且，祝融火星車的太陽能板表面有一層微結(jié)構(gòu)膜，與蓮葉表面的結(jié)構(gòu)類似，使得火星的沙塵與太陽能電池板表面之間存在一層空氣，后者可以極大減小火星塵埃與電池板表面的摩擦力，同時(shí)祝融號(hào)火星車還能自己清潔太陽能板，也能延長火星車的壽命。

祝融號(hào)火星車自帶兩個(gè)“溫室”，并采用納米氣凝膠相變保溫材料保溫。所謂相變保溫材料是指隨溫度變化而改變形態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)。而且，祝融號(hào)火星車不會(huì)造成火星表面核污染，不僅如此，相變保溫材料較高的相變潛熱可以在相變期間吸收、釋放大量的熱能，從而保證火星車處于穩(wěn)定的溫度范圍。

祝融號(hào)火星車的這些創(chuàng)新，保證了它能在火星表面較長時(shí)間執(zhí)行任務(wù)。

各顯神通

現(xiàn)在，火星上同時(shí)有中國和美國的三輛火星車和一個(gè)火星探測(cè)器在進(jìn)行科學(xué)探索。它們是中國的祝融號(hào)、美國的好奇號(hào)和毅力號(hào)火星車，美國還有一個(gè)沒有“腿”、不能跑的洞察號(hào)火星探測(cè)器。

其實(shí)，迄今已經(jīng)有超過30臺(tái)火星車到達(dá)過火星。其中主要的有，1971年11月27日，蘇聯(lián)的火星2號(hào)火星車墜毀于火星；1971年12月2日，蘇聯(lián)的火星3號(hào)火星車成功登陸火星，遺憾的是，這輛火星車只工作了大約20秒就與地球失去聯(lián)系；1976年7月20日美國的海盜1號(hào)火星車在火星表面成功著陸；2004年1月25日，美國的機(jī)遇號(hào)火星車成功登陸火星；2012年8月6日，美國的好奇號(hào)火星車登上火星；2021年2月18日，美國的毅力號(hào)火星車成功登陸火星赤道以北伊希地平原的耶澤羅隕石坑……

所以，從嚴(yán)格意義上看，成功登陸火星的，只有美國和中國。不過，目前成功到過火星軌道的有蘇聯(lián)、美國、印度、歐空局、阿聯(lián)酋、中國，他們都已經(jīng)完成“繞”這個(gè)階段。

中國和美國的火星車有一些不同的地方。首先是在動(dòng)力上，中國的祝融號(hào)火星車是以太陽能作為動(dòng)力源，因此它需要靠作為“防寒服”的納米氣凝膠保溫材料來防止熱量散失和保溫隔熱。納米氣凝膠非常輕，而且隔溫性能好，可以將1000攝氏度以上的高溫阻隔到可接受的溫度范圍。但是，如果靠太陽能作為動(dòng)力，由于納米氣凝膠保溫材料的老化，使用時(shí)間有限，設(shè)計(jì)的使用壽命為3個(gè)月。

美國火星車采用的是核能。毅力號(hào)和好奇號(hào)都是核動(dòng)力火星車，它們都配備了一樣的核電池，稱為多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器。核電池的設(shè)計(jì)用途就是在火星這樣擁有大氣層的行星，或者在真空的太空環(huán)境中使用。因此，毅力號(hào)和好奇號(hào)配備的核電池不但提供了動(dòng)力，也是一個(gè)能夠可靠發(fā)熱的“暖寶寶”，為火星車和配套儀器提供熱能，防止它在嚴(yán)寒時(shí)停止運(yùn)作。

由于核能能長時(shí)間供能，也無須擔(dān)心太陽能電池板因光照不足而喪失動(dòng)力，繼而造成儀器停止運(yùn)作，甚至因低溫而面臨報(bào)廢，因此毅力號(hào)和好奇號(hào)在火星上執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間更長。好奇號(hào)火星車在火星上已經(jīng)待了近9年。

在質(zhì)量上，中國和美國的火星車有較大不同。從外形大小看，祝融號(hào)火星車與毅力號(hào)火星車差別不大，長度像是小汽車，寬度和高度類似一輛小型越野房車。但兩者的質(zhì)量差別較大，祝融號(hào)火星車有240千克，毅力號(hào)火星車達(dá)一噸多，仿佛摩托車和家用小汽車的區(qū)別。

原因在于，美國的火星探測(cè)系統(tǒng)沒有攜帶需要大量燃料的環(huán)繞器，盡管美國的著巡器是4噸多的發(fā)射質(zhì)量，少于5噸左右的天問一號(hào)，但美國的火星車可以設(shè)計(jì)得更加精密復(fù)雜。毅力號(hào)火星車還攜帶了人類第一架在火星飛行的迷你太陽能直升機(jī)機(jī)智號(hào)。天問一號(hào)雖然發(fā)射質(zhì)量大，但有約一半的“體重”都是燃料，無法搭載類似于毅力號(hào)的裝備。

中國視角

中國的祝融號(hào)火星車已傳回火星的一些照片，其中顯示火星上的地貌比較平坦和開闊，與之前美國海盜二號(hào)火星車拍攝的火星照片差別很大。海盜二號(hào)拍攝的火星照片顯示，其四周都是嶙峋怪石，幾乎很難找到一塊平坦的地區(qū)。原因在于，祝融號(hào)火星車著陸的烏托邦平原非常大，是一個(gè)撞擊盆地。但海盜二號(hào)降落地的不遠(yuǎn)處就是一個(gè)巨大的隕石坑，它拍攝的石頭可能是小行星撞擊散落的碎片。

無論是祝融號(hào)，還是海盜號(hào)，以及其他火星車，拍攝的照片有區(qū)別也有相似，這是一個(gè)拼接火星全貌的過程，因?yàn)椋诨鹦堑牟煌胤剑掌@的環(huán)境不一樣，正如在地球上的北極和赤道一樣。

接下來，中國和美國的火星車都會(huì)在火星表面完成相同相似而又有不同發(fā)現(xiàn)的科學(xué)探索歷程和任務(wù)。22日10時(shí)40分，祝融號(hào)火星車已安全駛離著陸平臺(tái)，到達(dá)火星表面，開始巡視探測(cè)。接下來，祝融火星車作為天問一號(hào)最重要的工具，其科學(xué)目標(biāo)是研究火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征、火星表面土壤特征與水冰分布、火星表面物質(zhì)組成、火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征、火星物理場與內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

現(xiàn)在，美國好奇號(hào)火星車已經(jīng)早于祝融，發(fā)現(xiàn)了火星上的一顆“鋼珠”，閃耀著金屬光澤。通過對(duì)比以及大量的數(shù)據(jù)分析，得知這顆火星鋼珠大約有5毫米的大小。美國國家航天局通過對(duì)火星地質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)，火星上有一種含有硫酸鈣、鈉和鎂等成分的巖石，因?yàn)殚L期的風(fēng)化作用，所以使它們變成了圓形，看起來和“鋼珠”一樣。此外，在近期發(fā)表的一篇預(yù)印本論文中，一些科學(xué)家認(rèn)為，美國毅力號(hào)火星車拍攝的火星表面照片已經(jīng)顯示了某種微生物的存在。不過，研究小組也承認(rèn)，還需要進(jìn)一步證實(shí)。在火星上不能跑的洞察號(hào)火星探測(cè)器是在火星地表用鉆頭打洞，以考察這顆紅色行星內(nèi)部的熱狀態(tài)，了解火星的地質(zhì)活動(dòng)。

相比之下，中國的祝融只是剛剛邁出起跑線，要在火星探索中有所作為，還有很長的路要走。