祝融号:靠什么巡视探测火星解放军报

2020年发射窗口,中国的祝融号和美国的毅力号火星车同时出发,目前均在火星表面开展探测活动。我国由此成为第二个在火星上开展巡视探测的国家,也是唯一一个同时开展月球和火星巡视探测的国家。

祝融号火星车到达火星表面后,有关部门发布了火星车拍摄的照片,引起人们广泛关注。特别是看到利用WiFi分离探头从第三方视角拍摄的火星车与着陆平台的合影时,大家纷纷点赞祝融号火星车,并把这张图片称作“融融拍了拍陆陆”。

截至今年7月30日,祝融号火星车在火星表面已工作75个火星日,当天完成了对第二处沙丘地貌的科学探测。后续,它会利用表面成分探测仪和多光谱相机等科学载荷,对更多目标开展详细探测。

可以说,人们已了解到“融融”的可爱与敬业。那么,它有哪些技术特色呢?让我们一探究竟。

我们的设计定位为“二代半”

设计火星车之初,有国外专家问起中国第一辆火星车的设计定位。对于这个问题,我们给出的答复是:美国利用25年先后发展了三代火星车,单从重量的角度看,分别为第一代的10千克级别、第二代的100千克级别和第三代的1000千克级别,各方面的能力也随之不断提升。我们的祝融号火星车重量为240千克,仅从重量看,它属于第二代。

随着技术发展,我们的祝融号火星车设计定位是“二代半”。这个多出的“半代”,主要体现在火面移动、生存、自主技术等方面的先进性上。

主动悬架啥地形都不怕

火星表面地形复杂,既有陡坡、大石块,也有松软的沙地。美国火星车在工作过程中,曾遇到难以翻越的沙土质陡坡,也曾陷入沙土中无法移动。祝融号火星车采用了主动悬架移动系统,其目的就是使火星车在复杂地形条件下,具备较强的通过能力。

在平坦的硬路面上运动时,火星车保持主动悬架机构的主动关节锁定,此时悬架退化为被动悬架。遇到石块障碍比较高的情况,可利用主动悬架将车体抬高。在难以通过的软土沙地,特别是车轮发生较大沉陷无法顺利通过时,可采用尺蠖运动方式脱困。

首先,两个前轮向前运动,中轮和后轮不动,车体高度随之逐渐降低。然后,前轮不动,中轮、后轮前进,这个过程中车体高度逐渐抬高。接着,再持续重复上述过程。这样的尺蠖运动方式,运动效率虽然比较低,但沙地脱困效果非常好。

靠集热窗实现“保暖”

火星表面温度偏低,在火星车顶部,安装的像双筒望远镜一样的设备,叫作集热窗。窗口有一层薄膜,可见光能顺利透过,车体发出的远红外线却无法透出,从而起到保温效果。

阳光透过集热窗后,能量被一种叫作正十一烷的物质通过相变方式储存。火星白天温度升高,这种物质吸热融化;到了晚上温度下降时,这种物质会在凝固的过程中释放热能。能量的转换方式变成了“光能-热能-相变能-热能”,效率可达到80%以上。

当前,火星上正值盛夏,祝融号火星车会“感觉”稍稍有点热。不过,等火星到了秋季之后,收集热能的这个本领就会显示出效用了。

太阳能电池片像荷叶疏水一样除尘

在火星表面工作,不可避免地会受到火星尘的影响。最直接的影响,就是导致太阳能电池输出功率下降。因为火星车工作所需要的电能都来自太阳能,如果电能不足,火星车只能在火星表面“睡觉”。

在夏季,我们观察荷叶上的水珠,可以发现,荷叶与水间并没发生浸润,荷叶随风摇曳的过程中,水珠很容易滚落。借鉴自然界荷叶的疏水原理,科研人员在电池盖片上增加了超疏基微观结构。这些结构的尺寸比火星尘颗粒的特征尺寸还要小,当火星尘与之接触时,就相当于与一个纳米级的“针床”接触,而不是与一个平面接触。这大大减小了火星尘颗粒与电池片之间的接触面积,从而减弱了它们之间的附着力,使火星尘不易沉积,即便沉积后也更容易移除。

火星车采用了超疏基电池盖片,其中两个太阳翼还可调整到竖直状态,便于火星尘滑落。

超疏基微观结构的制备方法有很多种,火星车上采用的是湿化学腐蚀法。测试发现,改进后的太阳能电池片,除尘效果达到了80%以上,特别是对粒径75~125微米范围内的尘埃颗粒,除尘效果可达95%。

由自己决定何时“睡觉”何时“起床”

火星表面也会有局部沙尘天气,严重时甚至蔓延到火星的大部分地区,成为全球性沙尘暴。美国的机遇号火星车在火星表面工作了15年,就是因为一次严重的沙尘天气而中断了工作。

祝融号火星车如何应对这样的沙尘天气呢?研制者们为其设计了自主休眠唤醒功能。就是说,火星车会根据环境变化,自己决定何时“睡觉”何时“起床”。

在火星表面,当风速逐渐升高,出现沙尘天气时,火星车首先感觉到的是太阳能电池板输出的电能有些不够。每当黄昏时,电池电量都应该是满满的,“今天怎么这么少?”火星车赶紧计算明天工作需要多少电能。如果结论是“差一点”,那么火星车就会减少工作的设备,通过“过紧日子”的方式等到第二天;如果结论是“差很多,不够今天晚上用的”,那么火星车就会立即休眠,全系统断电。

这时,就需要祝融号火星车“过点苦日子”。设备的温度越来越低,最低可达-100℃以下。即便如此也没办法,火星车只能在寒冷中“睡觉”。

唤醒有两个必备条件:一个是等到沙尘天气过去,阳光越来越强,大气变得澄净、透明,火星车太阳翼的发电量可维持正常工作;另一个是火星车关键设备的温度符合工作要求,比如蓄电池可正常充电了。

等条件都满足了,不需要地面控制,火星车会自己“苏醒”,继续工作。

图像压缩算法一展强大功能

火星车执行任务的前3个月,火星与地球之间距离为3.2~3.8亿千米,从火星到地球的通信链路带宽受到很大限制,在深空数据源端对图像进行压缩,无疑是提高信息回传效率的必由之路。深空探测器资源宝贵而有限,火星车的数据处理能力不会像地面计算机这样强大。因此,需要根据火星探测任务的应用需求,统一考虑图像数据的压缩及传输两个环节,设计最优的图像数据压缩及传输方案。

针对火星探测任务中图像压缩处理需求,科研人员专门为祝融号火星车设计了图像压缩算法,实现了多种相机数据存储管理、图像压缩比灵活控制、质量渐进性传输、感兴趣区域优先编码、抗误码扩散和图像缩略图生成下传等功能,满足了火星车可靠、高效、灵活的图像应用需求。

THE END
0.出大事了?NASA拍火星:发现中国祝融号几个月没动,还能苏醒吗?|祝融没错,在1月的时候,外媒就在炒作中国祝融号火星车出现了大问题,该苏醒的时候一直没有苏醒。 到了2月,美国宇航局(NASA)火星轨道器再次进行了对中国祝融号进行拍摄,并且公开指出,中国的祝融号已经几个月没有移动了,是不是真的中国要宣布任务结束了?下面我们就来看看。 天问一号——祝融号火星车 祝融号是我国天问一号任务火星车,按照最初 jvzq<84m0uooc7hqo0io1jwvkerfa?;363755>6a3:g4d?54h2622::q7p4ivvq
1.“冬眠”的祝融号火星车几时“醒”?2022年5月18日,受着陆区冬季严寒和沙尘天气影响,超额完成任务的祝融号火星车进入冬季休眠模式。如今,随着着陆区气候逐渐转暖,“沉睡”的祝融号火星车何时可以“苏醒”?唤醒火星车需要满足哪些条件?目前火星车状态如何?中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥近日接受媒体采访作出权威解读。 jvzq<84pgyy/eww0ep5oc}nxg1me1;5452:378y424916;:a74<359=:80yivvq
2.“祝融号”火星车还会再次苏醒吗?首期《未来中国》将视野投向了深邃的外太空,并邀请到了嫦娥三号、嫦娥四号探测器副总设计师、天问一号火星探测器副总设计师贾阳。 全中国最珍贵的车---火星车还会再次苏醒吗?科学家贾阳介绍了“祝融号”火星车目前已经超过了设计使用寿命,但仍然有再次苏醒过来的可能。 jvzquC41m0yjpj3ep1gsvrhnga<26>7:5;74a:;g6;?86B54227vw;k0jvsm
3.三年时间,天问一号在火星发现了什么?火星车新浪财经2020 年 7 月 23 日,我国天问一号火星探测器升空,此后经过 202 天的飞行,于 2021 年 2 月 10 日成功进入火星轨道。2021 年 5 月 15 日,其上的着陆巡视器成功在火星表面着陆;同年 5 月 22 日,祝融号火星车安全驶离着陆平台,到达火星表面,开始巡视探测;6 月 11 日,国家航天局公布了由祝融号火星车在jvzq<84hkpgoen3ukpg/exr0ep5xo8724531967:1fud/rr|ghwny;6473880|mvon
4.首次!祝融号又有重大发现,它没有被“冻死”?火星设计师已回应|祝融号又传来新消息了,又有一个首次重大发现了! 不得不说,中国的一次火星探索,给我们带来的惊喜是不断增长,而且,祝融号火星车已经给我们带来了不少的惊喜了,而这次又有新发现,只能说我们的火星探测真的是“太值”了,一次的探索就让我们了解到这么多关于火星的数据及成果。 jvzq<84m0uooc7hqo0io1jwvkerfa?;363755>6a3:g4d?54h2622:;3lo4ivvq
5.都2023年3月了:祝融号仍失联中!或已达寿命极限,只能期待奇迹|祝融这不,中国天问一号任务似乎已经面临到了一个“困境”,“祝融号”火星车的苏醒问题——成为了中国人最为关心的航天事情。 本身祝融号火星车早就该醒来了,但是,这都2023年3月了,我们依然没有它苏醒的消息,仍失联中!这究竟是怎么回事? “祝融号”的寿命极限已经到了吗?下面我们就来看看,的确国外的媒体也在针对祝jvzq<84m0uooc7hqo0io1jwvkerfa?;363755>6a3:g4d?54h2622::r{t4ivvq
6.我们还能等到“祝融号”火星车苏醒吗我们还能等到“祝融号”火星车苏醒吗_北京时间 火星已经迎来了春天,但截至目前我们还未等到祝融号自动唤醒的信号,难道它永远离我们而去了? 火星已经迎来了春天,但截至目前我们还未等到祝融号自动唤醒的信号,难道它永远离我们而去了? 火星已经迎来了春天,但截至目前我们还未等到祝融号自动唤醒的信号,难道它永远离我们jvzquC41kvkn0kykog4dqv467dy5cznpoo>74xjlixn24xrpxi
7.“天问一号”探测器提交的“作业”究竟什么样?受着陆区冬季严寒和沙尘天气影响,火星车按设计状态已于今年5月18日进入冬季休眠模式。而进入休眠模式前,它已经累计在火星表面行驶了1921.5米,预计在今年12月前后,祝融号火星车着陆区将进入初春季节,环境条件好转后,火星车将恢复正常工作。 张荣桥:如果火星车在火星的春天再次苏醒,我们会继续按照我们原来既定的探测目标,jvzquC41eqtugwy/uvgukl3eev|og€x0eezw0lto1utpy6gqqm5jpmjz0jznnHnvgoejfF689884;@=37;?95=689: