火星上的“中國風”

張田勘

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末期著名氏族領袖之一，名重黎，是黃帝后裔高陽氏的玄孫。帝嚳高辛氏時，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，而火的發現和應用驅散了黑暗，帶來了溫暖，也改變了人們的飲食——熟食提供了更高的營養，也促進了人類的演化，并提升了人類文明。因此，以祝融命名中國的火星車寓意點燃中國星際探測的火種，指引航天人不斷超越自我，逐夢星辰。

天問一號由著巡器與環繞器組成，降落火星之后，著巡器又分體為著陸器和巡視器兩部分，后者就是祝融號火星車。天問一號有三大任務，即“繞—落—巡”，而最后一個“巡”的任務分量最重，因為，火星長什么樣，有什么成分，火星大氣由什么組成，以及火星的溫度溫差等，都要由祝融號火星車的巡游來探測。

祝融號火星車在火星上的探測和研究時間初步定為90天，一旦出現故障，就無法完成既定的任務。在火星上待的時間越長，越有利于了解火星并完成所有探測任務。因此，祝融號火星車有許多創新。

祝融號火星車有4片電池板，側端兩片，尾端兩片。這種設計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，電力供應更充足。而且，祝融火星車的太陽能板表面有一層微結構膜，與蓮葉表面的結構類似，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，同時祝融號火星車還能自己清潔太陽能板，也能延長火星車的壽命。

祝融號火星車自帶兩個“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并能提供潛熱的物質。而且，祝融號火星車不會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定的溫度范圍。

祝融號火星車的這些創新，保證了它能在火星表面較長時間執行任務。

各顯神通

現在，火星上同時有中國和美國的三輛火星車和一個火星探測器在進行科學探索。它們是中國的祝融號、美國的好奇號和毅力號火星車，美國還有一個沒有“腿”、不能跑的洞察號火星探測器。

其實，迄今已經有超過30臺火星車到達過火星。其中主要的有，1971年11月27日，蘇聯的火星2號火星車墜毀于火星；1971年12月2日，蘇聯的火星3號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秒就與地球失去聯系；1976年7月20日美國的海盜1號火星車在火星表面成功著陸；2004年1月25日，美國的機遇號火星車成功登陸火星；2012年8月6日，美國的好奇號火星車登上火星；2021年2月18日，美國的毅力號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、美國、印度、歐空局、阿聯酋、中國，他們都已經完成“繞”這個階段。

中國和美國的火星車有一些不同的地方。首先是在動力上，中國的祝融號火星車是以太陽能作為動力源，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力，由于納米氣凝膠保溫材料的老化，使用時間有限，設計的使用壽命為3個月。

美國火星車采用的是核能。毅力號和好奇號都是核動力火星車，它們都配備了一樣的核電池，稱為多任務放射性同位素熱電發生器。核電池的設計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境中使用。因此，毅力號和好奇號配備的核電池不但提供了動力，也是一個能夠可靠發熱的“暖寶寶”，為火星車和配套儀器提供熱能，防止它在嚴寒時停止運作。

由于核能能長時間供能，也無須擔心太陽能電池板因光照不足而喪失動力，繼而造成儀器停止運作，甚至因低溫而面臨報廢，因此毅力號和好奇號在火星上執行任務的時間更長。好奇號火星車在火星上已經待了近9年。

在質量上，中國和美國的火星車有較大不同。從外形大小看，祝融號火星車與毅力號火星車差別不大，長度像是小汽車，寬度和高度類似一輛小型越野房車。但兩者的質量差別較大，祝融號火星車有240千克，毅力號火星車達一噸多，仿佛摩托車和家用小汽車的區別。

原因在于，美國的火星探測系統沒有攜帶需要大量燃料的環繞器，盡管美國的著巡器是4噸多的發射質量，少于5噸左右的天問一號，但美國的火星車可以設計得更加精密復雜。毅力號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機智號。天問一號雖然發射質量大，但有約一半的“體重”都是燃料，無法搭載類似于毅力號的裝備。

中國視角

中國的祝融號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火星車拍攝的火星照片差別很大。海盜二號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。原因在于，祝融號火星車著陸的烏托邦平原非常大，是一個撞擊盆地。但海盜二號降落地的不遠處就是一個巨大的隕石坑，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，還是海盜號，以及其他火星車，拍攝的照片有區別也有相似，這是一個拼接火星全貌的過程，因為，在火星的不同地方，照片所顯的環境不一樣，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在火星表面完成相同相似而又有不同發現的科學探索歷程和任務。22日10時40分，祝融號火星車已安全駛離著陸平臺，到達火星表面，開始巡視探測。接下來，祝融火星車作為天問一號最重要的工具，其科學目標是研究火星形貌與地質構造特征、火星表面土壤特征與水冰分布、火星表面物質組成、火星大氣電離層及表面氣候與環境特征、火星物理場與內部結構等。

現在，美國好奇號火星車已經早于祝融，發現了火星上的一顆“鋼珠”，閃耀著金屬光澤。通過對比以及大量的數據分析，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火星地質的研究發現，火星上有一種含有硫酸鈣、鈉和鎂等成分的巖石，因為長期的風化作用，所以使它們變成了圓形，看起來和“鋼珠”一樣。此外，在近期發表的一篇預印本論文中，一些科學家認為，美國毅力號火星車拍攝的火星表面照片已經顯示了某種微生物的存在。不過，研究小組也承認，還需要進一步證實。在火星上不能跑的洞察號火星探測器是在火星地表用鉆頭打洞，以考察這顆紅色行星內部的熱狀態，了解火星的地質活動。

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。