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“天问”落火 “祝融”巡游
红色火星留下中国印迹

5月15日7时18分,“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选定着陆区,迈出了我国星际探测征程的重要一步,实现了从地月系到行星际的跨越,红色火星首次有了中国印迹。5月22日,“祝融号”火星车安全驶离着陆平台,到达火星表面,拍摄并传回我国第一张火星表面照片。

“侦察”三个月才落“火”

“天问一号”于今年2月10日进入火星轨道后,环绕三个月后才在火星表面着陆,最主要目的是为着陆做准备。因为我国是第一次探测火星,需要对预定的着陆区域乌托邦平原进行详细探测,以便着陆巡视器安全着陆。
当“天问一号”经过预选定着陆区上空时,会用中分辨率相机、高分辨率相机和光谱仪等载荷设备对预选定着陆区进行详查,主要探测预选着陆区的地形、地质、地貌以及是否存在沙尘暴等环境条件,为着陆巡视器的安全着陆做好准备工作。
另外,还要选择一个比较好的气象环境时期着陆,规避恶劣天气对着陆巡视器着陆火星的影响。

自主着陆 步步惊心

探测火星最难的是在火星表面着陆,其间要经历“恐怖9分钟”。因为火星距离地球遥远,着陆时达3亿多公里,所以测控信号十分微弱,且信号单向延时就达18分钟左右,地面无法实时控制着陆过程,需提前给探测器输入数据,由着陆器巡视器自主完成着陆。另外,当探测器运动到火星背面时,确定其轨道参数较难,给探测器的控制带来困难。
“天问一号”着陆巡视器在着陆过程中,经历了进入、下降和着陆三个阶段,在9分钟内自主完成姿态调整、气动减速、伞系减速、动力减速、悬停避障与缓速下降等10多个动作,每个动作都要一气呵成,容不得半分差错。所以在火星着陆过程复杂、动作繁多,环环相扣、步步惊心,一招出错、满盘皆输。

“神器”护体 “祝融”巡游

“天问一号”着陆巡视器登陆火星后,“祝融号”火星车开始驶离着陆平台并开展巡视探测。为了保证“祝融号”在复杂的火星环境中顺利完成预定任务,科学家在它身上应用了不少新技术。

“祝融号”火星车采用了一种新型隔热保温材料——高性能纳米气凝胶,用于应对“极热”和“极寒”两种严酷环境,并且密度可以做到比空气还轻,极大地减小了火星车的负担。它可阻隔火星表面低至-120℃的极寒环境,也能阻隔着陆发动机产生的高达1200℃的高温热流,保护着陆平台的正常运行。

“祝融号”火星车除装有太阳电池板外,在其顶部还装有一个双筒望远镜模样的设备,叫作集热窗,它可以直接吸收太阳能,然后利用一种叫作正十一烷的物质储存能量。白天,火星温度升高,这种物质吸热融化;到了晚上温度下降,这种物质在凝固的过程中释放热能,效率可以达到80%以上。

针对火星地形复杂,既有松软的沙地,又有密集分布的石块,为了提高火星车的通过能力,我国打造出人类第一辆主动悬架火星车。它在遇到复杂地形时可以把整车底盘提高,便于越过障碍。使用六轮转向之后,火星车还可以蟹行运动,即实现“横着走”。

“祝融号”火星车还能根据火星表面环境状况、阳光是否充足,采用不同的工作模式。例如,阳光最好的午后,可以采用正常工作模式,并存储一些电;阳光不好,或有沙尘暴时,可减少一些工作设备;阳光很差,或进入夜晚后,则进入安全模式。