“祝融号”首次火星过冬

    纪中展

    

    “祝融号”火星车模拟图。

    近日，“祝融号”将要以冬眠的方式在火星过冬的新闻上了热搜。因为，它现在所在的区域，也就是火星上的乌托邦平原已经进入了冬季。

    祝融是中国上古神话中的火神，“祝融号”寓意点燃中国星际探测的火种，它高1.85米，重240公斤，搭载了雷达系统、动力系统、电力供应系统、火星表面成分探测仪等。

    2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭搭载“天问一号”火星探测器升空，开启了它前往火星的征程;2021年2月10日20时50分左右，经过200多天，“天问一号”终于停泊进入火星环绕轨道;去年5月15日8时， “天问一号”着陆器带着“祝融号”火星巡视车，成功降落火星表面，开始了火星探测任务。这使我国成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家，也成为唯一一个一次性完成“绕落巡”的国家。

    在“祝融号”刚着陆时，火星运行至远日点附近，太阳直射点在它所在的北半球，正处于夏季。目前，火星运行至近日点附近，太阳直射点在其南半球，“祝融号”所在的地方正在进入冬季。和地球一样，火星上也有四季之分。火星的轴倾斜是25.19°的轨道平面，因此火星上的1年，相当于地球的686.971天（换算为1.88个地球年），火星各地的每一个季节大约是地球上的6个月。

    根据数据显示，“祝融号”所在区域正午最高温度已降至-20摄氏度，夜间环境温度低至-100摄氏度以下，可以说进入了火星的寒冬。由于火星自转轴倾角比地球大，这意味着火星到了冬季，阳光射角的倾斜度比地球大，光照减弱的程度也大。同时，火星上还有沙尘暴等极端天气。由于火星表面是沙海大气层，十分稀薄，因此容易出现特大风暴。

    “祝融号”与美国的“勇气号”“机遇号”火星车一样，通过太阳能面板获得电能，为仪器和系统供电的运行提供保障。火星进入冬季后，光照时长进一步缩短，光照强度进一步减弱，沙尘遮挡阳光和太阳能面板，直接影响火星车太阳翼电池阵的发电能力，使“祝融号”难以继续运行。

    面对沙尘暴和严寒，“祝融号”该如何应对在火星的第一个冬季？事实上，“祝融号”在设计之初就有几大保护措施：太阳翼的电池片是由一种特殊材料制成，原理类似荷叶，水珠落上就会自然滑落，灰尘落上也很容易被吹散;太阳翼对太阳有定向跟踪功能，即使在冬季，依旧能最大限度地获取太阳能;在风沙中，火星车可以通过改变工作模式来保存体力、减少能源消耗。

    “祝融号”具体如何过冬，还需要参考当下的发电能力和储存的电量。首先，通过调整其太阳翼角度，减少每天的巡视行走时间，尽可能地多发电、少消耗。其次，找准时机睡眠和唤醒。“祝融号”能够自主进入休眠模式，即在没有充足能量时“躺平”。当太阳能面板重新开始工作后，会优先给锂电池加热，并且通过温度继电器来判断锂电池的温度。冬去春来，温度达到-15摄氏度左右时，温度继电器自动闭合，“祝融号”火星车正式唤醒并充电，重新开始工作。

    未来，“祝融号”的冬眠和唤醒，将带来更多火星资讯，这对人类来说更是巨大的进步。