你們好奇“祝融號”火星車究竟怎么充電嗎？

圍繞著咱們國家的火星車，有很多有意思的話題，咱們之前也探討過，但總是還有很多新的問題冒出來，咱們今天再簡單的聊一下。

5月22日10時40分，“祝融號”火星車已安全駛離著陸平臺，到達火星表面，開始巡視探測。大家最關心的就是它怎么充電?。?/p>

“祝融號”火星車都有什么功能？

火星車是在火星登陸并用于火星探測的可移動探測器，是人類發(fā)射到火星表面并進行巡視探測的一種“特殊車輛”。

天問一號任務的科學目標是研究火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征、火星表面土壤特征與水冰分布、火星表面物質(zhì)組成、火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征、火星物理場與內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

“祝融號”火星車由結(jié)構(gòu)與機構(gòu)、移動、天線、熱控、供配電等10個分系統(tǒng)組成，具有四大主要功能：

能夠承受整個任務過程中的力學、熱、輻射等空間環(huán)境；

落火后火星車與進入艙配合完成釋放、分離任務；

在火晝時完成火面感知、探測、移動等工作，在火夜時進入待機狀態(tài)；

能夠適應火面環(huán)境，具有自主休眠喚醒能力。

“祝融號”如何探測、通信和拍照？

5月15日，天問一號任務著陸巡視器成功軟著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區(qū)后，火星車建立了對地通信。

5月17日，環(huán)繞器實施第四次近火制動，進入中繼通信軌道，為火星車建立穩(wěn)定的中繼通信鏈路，陸續(xù)傳回圖像數(shù)據(jù)。

探測器自2020年7月23日發(fā)射以來，在地火轉(zhuǎn)移飛行、環(huán)火軌道運行期間，環(huán)繞器配置的中分辨率相機、高分辨率相機、礦物光譜分析儀、磁強計等7臺科學載荷陸續(xù)開機探測，獲取科學數(shù)據(jù)。

火面工作期間，火星車將按計劃開展巡視區(qū)環(huán)境感知、火面移動和科學探測，通過配置的地形相機、多光譜相機、次表層探測雷達、表面成分探測儀等6臺載荷，對巡視區(qū)開展詳細探測。同時，環(huán)繞器將運行在中繼軌道，為火星車巡視探測提供穩(wěn)定的中繼通信，兼顧開展環(huán)繞探測。

“祝融號”如何適應火星環(huán)境運動自如？

先進的主動懸架，火星車自如爬坡下坎

火星表面地貌復雜，如何讓火星車在能夠自如地爬坡下坎，科研團隊為火星車設計研制了“定制化”的懸架減速自鎖裝置?！白Ｈ谔枴被鹦擒嚺鋫淞讼冗M的主動懸架，具有蠕動，抬輪，車體升降等多種運動模式。配備主動懸架的火星車，不再擔心車輪下陷，甚至發(fā)生單個車輪故障也不會喪失移動能力。“祝融號”火星車自主移動能力也非常杰出，相對傳統(tǒng)巡視器，最大自主導航速度和自主移動距離均有大幅度的提升。

美國好奇號破損的輪子顯示出火星表面“路況復雜”

加速度計為GNC提供測量信息，火星車精準“感知”速度和位置

安裝在火星車上的加速度計隨時為GNC提供測量信息，確?；鹦擒囈苿拥倪^程中能夠隨時精準“感知”速度、位置，為火星車安全平穩(wěn)地開展工作保駕護航。

“祝融號”如何實現(xiàn)能源供給？

“祝融號”火星車看上去像一只美麗的“藍色閃蝶”，四只翅膀是用于能源供給的太陽能電池板?；鹦蔷嚯x地球最遠距離長達4億公里遠，科研人員無法對登陸火星的火星車進行實時測控，“祝融”號基本以自主工作為主，按照火星日進行工作規(guī)劃，進行長距離自主移動，并以中繼通信作為主要遙控、遙測、數(shù)傳手段。

蝶形四展太陽翼

火星大氣表層光照強度大約是月球表面的三分之一；火星大氣吸收太陽光藍綠光，容易造成光譜紅偏；而火星沙塵沉積將影響太陽電池陣發(fā)電，為此，研制團隊專門針對光照、沙塵等情況，設計了蝶形四展太陽翼，配置了特殊的電池。

太陽電池玻璃蓋片上的特殊涂層

火星塵埃在太陽電池表面的堆積也會極大影響火星車的能量獲取效率。研制人員為此開展了關鍵技術攻關，通過表面處理和結(jié)構(gòu)設計在太陽電池玻璃蓋片表面做了特殊涂層。

最大功率跟蹤技術

研制人員創(chuàng)新性地在火星探測任務上首次使用了最大功率跟蹤技術，這也是該技術在國內(nèi)航天領域的首次在軌應用，跟蹤精度高達98%，相比傳統(tǒng)電路，提高了太陽電池20%的利用效率，既解決了火星車能源緊張問題，也在減少太陽電池陣面積的同時減輕了電源產(chǎn)品的重量。

“祝融號”如何自主休眠喚醒？

火星上有大氣，當大氣運動引起的巨大沙塵暴讓火星車受到沙塵的遮蓋時，接收到的太陽光能量急劇下降，這時就必須為火星車設計一個“休眠”模式，耐心等待沙塵暴過去。其次，火星上有明顯的四季變化，當進入火星深秋后，光照強度會持續(xù)減弱，而火星太陽輻照強度僅為月球表面的20%，這時，火星車需要進入長期的“冬眠”，直至第二年的春季到來。

判斷蓄電池電量，火星車自動轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)

火星氣候具有復雜性，火晝時鋰離子蓄電池可能會面臨聯(lián)合供電進而導致充電量不足的情況。為了確保萬無一失，研制人員也為火夜制定了一份休眠喚醒“備份”計劃，在火晝轉(zhuǎn)火夜前，對鋰離子蓄電池的剩余電量進行判讀，當蓄電池的剩余電量不足以支撐火星車度過火夜時，火星車轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。

優(yōu)先給鋰離子蓄電池加熱，喚醒火星車

火星車鋰離子蓄電池不具備保溫設備，若沒有從-90℃的最低溫度恢復到-15℃的工作溫度，即使喚醒了，也無法正常開展工作。休眠的時候整器會斷電，至于什么時候再喚醒，需要先參考鋰離子蓄電池的溫度。

研制人員給鋰離子蓄電池增加了溫度繼電器，用來判斷鋰離子蓄電池的溫度。當太陽電池重新開始工作后，優(yōu)先給鋰離子蓄電池加熱，待加到-15℃左右，溫度繼電器自動閉合，火星車真正喚醒。

來源：國資小新、航天科技、航天科工

編輯：jq