祝融号总算有消息了,公布卫星照!虽全身沙尘,但还有希望火星机遇

画面中的泛绿色物体就是祝融号

分辨率达到0.3米的卫星照片也只能让我们远观,想要近观?不太可能,然而多年前NASA勇气号的一张自拍照可以让我们感知一下祝融号当下的状况:

图为登陆火星约1年8个月时的勇气号

此刻,祝融号登陆火星将近两年,即便比上图再多一些沙尘,大不了就是下面这样:

登陆火星9年后的机遇号

可以看到机遇号车体顶部颜色几乎与周围环境颜色一样。

沙尘对太阳能电池的影响有多大?

可以说自探测器登陆火星那一刻开始,沙尘的影响就已经开始,太阳能电池的光电转换效率在沙尘沉降影响下以每天0.28%的速率下降。

以机遇号为例,登陆火星初期太阳能电池还可以实现140瓦的满格功率,当时预计3个月设计寿命到期时,发电功率会降至50瓦,这也是为什么太阳能火星车的设计寿命都很短的原因,主要受制因素就是沙尘沉降影响火星车的能源,一旦能源没了,那可不就结束了。

但是,事实上,机遇号并没有如预期那样快速地衰减光电转换效率,因为什么呢?就是因为大家谈之色变的“火星沙尘暴”。

机遇号的车辙

“火星沙尘暴”在带来尘土飞扬的同时,也有意外福利,那就是阵风可以清除太阳能电池表面的沙尘。

四年多前,好奇号拍摄的火星沙尘暴。

每一次清除沙尘都可以延长火星车的预期寿命,所以机遇号在火星上工作了十五年。

祝融号相较于机遇号配置了能力更加强大的“三结砷化镓太阳能电池阵列”,其光电转换效率不低于31%,不仅处于目前同类国际产品中的领先水平,更是远远超过了机遇号勇气号诞生年代的水平。比如,祝融号的唤醒最低工况就要求是大于140瓦的发电功率,这个下限能力对于机遇号而言,即便拿出上限也够不到。

祝融号的太阳能电池,登陆火星初期拍摄。

被沙尘覆盖的祝融号唤醒会不会更困难?

虽然会更困难,但也在设计范围内。祝融号采用的是自主休眠与自主唤醒设计,从设计上不仅无法干预唤醒,也无法预测自主唤醒的时间,因为自主唤醒需要满足两个条件:首先是蓄电池温度达到-15℃以上,再就是发电功率达到140瓦以上,这两点也是最近经常提到的。

蓄电池温度如何才能达到-15℃以上?

根据与祝融号纬度相近的毅力号测得的温度可知,目前最高气温约为-18℃,注意这还只是最高气温,昼间大部分时段的气温均低于此值。

2月19日,毅力号所在地区最高温-17.7777778℃

天公不作美,那么祝融号就要怨天尤人吗?

不!

可以说,祝融号自进入休眠模式后在火星的每一天都在尝试自主唤醒,哪怕是在火星冬季。每天当太阳升起,祝融号的唤醒工作就开始了,太阳能电池阵接收到每一缕阳光都会优先转化为热能,并将这些热能通过线路传递给蓄电池等载荷设备。

祝融号回望来时路

除了太阳能电池阵,祝融号还有另一套热能装置也可在休眠期间发挥作用,这就是集热器与相变储能装置,它也是在太阳升起后便开始收集热能。

集热器最显著的特征就是祝融号车体顶部两扇圆形薄膜窗,光线通过这里抵达高效吸热层,再将热能传递至集热板,紧贴集热板的便是由正十一烷材料填充的相变储能装置,该装置再将收集的热能传递给其他设备。

两个圆形装置便是祝融号的集热器

当热量足以使蓄电池组温度达到-15℃以上后,温度继电器闭合,之后电源控制器内部继电器回路接通,此时还没有真正唤醒。

接下来就需要太阳能电池发电功率达到140瓦以上,然后唤醒继电器闭合,母线得电,火星车真正唤醒。

温度与电力两者缺一不可,目前祝融号所在地区已经进入火星春季,在太阳能电池与集热器/相变储能装置共同作用下,也许蓄电池已经满足温度指标,接下来就看太阳能电池何时可以达到140瓦以上的唤醒功率。

被沙尘覆盖的太阳能电池就没有希望了吗?

非也。

目前是火星春季,太阳高度角虽相比冬季时段要高一些,但还有继续上升的空间。随着太阳高度角的持续提升,祝融号太阳能电池的发电功率也将继续提升。

感受一下火星夏季炽热的太阳(天问一号着陆过程中拍摄)

还有两点要考虑到,祝融号是一辆具有高度自主处置能力的火星车,如果唤醒后检查电量发现不足以满足最小工况需求,或者无法安全度过火星夜晚,它还会自主进入休眠模式。

另外一点就是,祝融号自主唤醒后需要与天问一号环绕器通信,然后等待地面人员处置,这就要考虑到环绕器与火星车之间的通信窗口问题,毕竟目前环绕器的主要工作是环火遥感探测。

沉睡了九个月的祝融号真的可以创造奇迹吗?

我们的火星车研发团队针对可能出现的问题已经做了充分的试验工作,比如仪器设备的低温贮存摸底试验和休眠唤醒专项试验。

官宣迟迟不发布新的消息其实就是好消息,因为目前仍处于祝融号自主唤醒的能力范围之内,这就是还有希望。

分离相机拍摄的祝融号动态画面

我们也要一颗红心两手准备。

对于已经超期工作,并在火星表面圆满完成整整一年巡视探测工作的祝融号而言,它是我们的第一辆火星车,如果成功唤醒了,那就是稳赚。如果最终没有唤醒也是情理之中,要知道NASA的第一辆火星车旅居者号只在火星存活了3个月,行走了100米,而祝融号累计行驶里程则已经达到1.921公里。

天问一号火星探测器

天问一号作为我们的首次自主火星探测任务,用一次发射就实现了绕、着、巡火星三大工程能力的突破,从零起步一跃至火星探测强国之列。

THE END
0.天问一号传回火星巡视区高分辨率影像△拍摄于2022年1月22日(着陆后第247火星日),火星车表面存在明显的沙尘覆盖 中分辨率相机拍摄北半球高纬度地区风沙活动情况对比 火星沙尘暴会直接影响火星车的能源获取,一直备受关注。工程团队持续通过“天问一号”环绕器中分辨率相机获取的影像监测火星沙尘天气,发现从今年1月下旬开始,火星北纬60°以北区域开始出jvzquC41eqtugwy/uvgukl3eev|og€x0eezw0lto1utpy6gqqm5jpmjz0jznnHnvgoejfF6538?82A5674;63::;5;,utjhmakj>7
1.天问一号传回火星巡视区高分辨率影像△拍摄于2022年1月22日(着陆后第247火星日),火星车表面存在明显的沙尘覆盖 中分辨率相机拍摄北半球高纬度地区风沙活动情况对比 火星沙尘暴会直接影响火星车的能源获取,一直备受关注。工程团队持续通过“天问一号”环绕器中分辨率相机获取的影像监测火星沙尘天气,发现从今年1月下旬开始,火星北纬60°以北区域开始出现明显的风沙活动现象。通过jvzq<84{uz}/elyx0et0c{ykenk/j}rnAkzfohnf?3928B<2:2:64>:337?4;
2.迈向宇宙之路:各国探索火星项目实力大比拼(图)上世纪六十年代,前苏联发射了世界上第一个火星探测器,随后又接连发射了数颗,但大部分遭遇了失败。 1971年,前苏联发射了“火星3号”,它的着陆器成为首个在火星表面着陆的探测器。但不幸的是,这一着陆器遭遇沙尘暴,与地球失去了联系。 在此之后,前苏联先后发射了十多个火星探测器,但成功率很低。近年来,俄罗斯jvzquC41yy}/eqnpcpkxu7hqo0io1po14277198/38589B=:644tj}rn
3.“祝融号”已做好准备在火星上“过冬”火星新浪财经国家航天局探月与航天工程中心表示,“天问一号”环绕器将持续开展对火星的环绕探测,并公布了一组由“天问一号”环绕器和“祝融号”火星车拍摄的影像。 中分辨率相机拍摄的火星水手谷局部地貌。来源:中国探月与航天工程中心 在环绕火星期间,“天问一号”环绕器携带的7台载荷全部开机,持续开展火星全球遥感探测。其中,中分jvzq<84hkpgoen3ukpg/exr0ep5kl|14283/9:/295eql2koe}jrrn:778:7>3ujvsm