祝融号每小时走40米,比乌龟还慢!为什么火星车不能开快点?

2021年5月22日,“祝融号”成功驶上火星表面后,十多天都没有新的消息,也没有传回新的照片。让不少人猜测祝融号是不是出现了什么故障,或是因为行动太慢,在探测上一直没有进展。

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祝融号着陆模拟图

祝融号刚刚落地时我们可能都了解到,这辆小车的速度只能达到每小时40米,乌龟的正常爬行速度都能达到每小时60米。与人步行的速度每小时5千米比起来,显得更慢了。祝融号火星车为什么开得这么慢?开快点会怎么样呢?

没有必要开太快

火星车虽然是车,但它的任务是进行火星地质探测,然后向地球传送数据,而不是在火星表面高速行驶,所以没有必要开得快。

中国航天科技集团五院火星探测器副总师贾阳介绍,祝融号火星车主要有四大功能:火星车与进入舱能够配合完成释放、分离;能够承受力学、热、辐射等空间环境;在火星昼夜时能够完成火星地面感知、探测和移动,在火星夜晚时进入待机状态;能够适应火星表面环境,具有自主休眠唤醒能力。目前,祝融号火星车保持着三天走一次,一次走十米的速度,在火星表面行驶。

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祝融号还在学走路

火星表面的地理情况很复杂,虽然我们能够探测出合适的着陆位置是乌托邦平原,但只能保证降落地点地面平坦,地面上的障碍物还是未知数。而火星车还相当于一个刚开始学走路的孩子,前进前需要全方位地检测地理情况,甚至需要模拟上百种工况才能放心地让它行走。

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乌托邦平原

天问一号到达火星影响球后,被火星捕获,火星捕获后天问一号探测器会绕着火星飞行,寻找适合的着陆地点,然后分离出着陆器,着陆器上载着巡视器,也就是火星车。着陆后火星车会在着陆器上待着,拍出它前方的照片,将照片传输回地球。

这时地面会根据实拍图像为火星车安排模拟实验,模拟它从着陆器上下来到达火星地面的全过程。模拟要做到近乎百分百还原,同样的着陆器,一模一样的火星车模拟车;根据照片布置火星环境,每一颗石头的位置和大小都要按照真实环境设置;还要通过吊索来“改变重力”;对火星上的太阳光照射情况,光线反射情况都要用灯光进行模拟,营造一个全方位真实的火星情况。经过上百种工况模拟后,才能规划出合适的登陆路线。

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百种工况 模拟祝融号行走

429秒后,火星车的6个轮子才完全触碰到地面,完全离开着陆平台。然后地面会向在火星的祝融号发送指令,使其控制的模式、轮子前进的速度、走的时间都按照模拟得到的指令来。

祝融号开快点会怎样?

叫祝融号在火星上开快点,那就等于让还无法平稳走路的孩子在石子路上奔跑,指定要摔跟头。

火星车可比我们想象中的轻,天问一号行驶到火星需要历程4亿多公里,其携带的火星车肯定是越轻越好。但是火星表面的环境给火星车的性能提出了极高的要求,所以火星车的结构、仪器等50余种零部件都采用了是铝与陶瓷组成的新型材料,铝基碳化硅复合材料。这种材料不但耐磨,而且比铝还轻,使火星车能在砂石遍地的荒漠地貌和温差120℃的环境中顺利工作。所以火星车在前进过程中难免压到砂石,如果速度太快或压倒比较大的砂石,就有可能侧翻,到时候一切都前功尽弃了。

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祝融号降落的火星表面

不仅如此,火星上还有恐怖的沙尘暴,火星上大量的砂石漂浮在空气中,每年都会出现沙尘暴,一开始会持续数月,整个地表会被厚厚的沙尘覆盖,如果火星车重量过重,行驶太快,可能会遇到地面塌陷的情况,最后被砂石掩埋。这样看来,火星车走得慢也是可以理解的,那么祝融号火星车现在在干什么呢?为什么一直没有消息?

信息难以传输到地球

祝融号在进行火星探测后,是没办法迅速地直接将信息传送到地球的。不是像我们旅游那样,走到哪里拍到哪里,拍完就直接发朋友圈。

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地球距离火星的距离

祝融号现在距离地球约3.2亿公里,而传输数据采用的无线电波是以光速传播,传播距离的平方和信号能量的衰减是成正比的。也就是说,传播距离越远,信号能量越弱,就像扯着嗓门往很深的隧道里喊,隧道尽头也只能听到一点回声。地球只能受到很少的数据,只能选择将最重要的信息传送回来,避免造成不必要的时间损耗。

祝融号随身携带的相机拍的照片直接传送回地球需要8个多小时,但是它每天和地球直接通信的时间不到半小时。因此祝融号很少直接向地球传输数据和图像,几乎都是通过天问一号环绕器中继,然后再与地球通信。

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天问一号环绕器

不过可以肯定的是,祝融号现在已经进入探测状态了。它在火星表面慢慢移动,不停地用它的导航地形照相机和多光谱相机拍照。祝融号共用了6台科学载荷仪,分析火星的物质成分和磁场。

祝融号一直没消息,只是因为还没有进入新的状态,之前公布的照片都是首拍。比如第一张火星图,第一张入轨图,第一张着陆图,第一张落地图等等。如果祝融号没有什么突破性的进展,短时间内,官方可能也不会更新它的状态。

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祝融号成功驶上火星表面实拍图

祝融号刚刚落地的那段时间,很多人认为它拍摄的照片不够清晰,它行驶的速度不够快,喜欢用美国的火星车跟它做对比。虽然很多人觉得火星探测器踏上火星只是一小步,跟美国比差远了,但这却是中国探索火星的一大步,有进步空间,也值得铭记。

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页面更新:2024-03-12

标签:乌托邦   火星   工况   砂石   探测器   乌龟   地面   表面   地球   状态   距离   速度   情况   环境   时间

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