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美国火星车运行14年,为何祝融号只有92天?总设计师:最合理安排

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火星一号 2021-05-17 06:19
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去年7月下旬,我国发射了首个火星探测器——天问一号。经过将近7个月的飞行,天问一号进入火星轨道。又过了3个月的时间,天问一号的着陆平台和祝融号火星车组合体克服“恐怖9分钟”,成功在火星上着陆。

预计在本月22日,祝融号火星车将会下地,正式到火星上“溜达”。虽然祝融号历经千辛万苦才到达火星,但其设计寿命仅为90个火星日(1个火星日约为24.6小时),差不多是92.5个地球日。

相比之下,美国宇航局(NASA)的多架火星车都能在火星上工作很多年,甚至长达十年以上。NASA的勇气号和机遇号在2004年登陆火星,它们的设计寿命都像祝融号那样,只有90个火星日,但勇气号运行了长达2208个火星日,即6.2年(地球年);而机遇号更是运行了创纪录的5110个火星日,长达14.3年。

目前,NASA还有好奇号和毅力号两部火星车在火星上运行。好奇号于2012年8月登陆火星,其设计寿命为1个火星年,即1.88个地球年,目前已经运行了将近9年。毅力号则是先于祝融号3个月登陆火星,其设计寿命也是1个火星年。

我国的祝融号好不容易才去了一趟火星,为什么不让它像NASA的火星车那样,运行几年的时间呢?

天问一号任务的总设计师张荣桥表示,祝融号这样的设计其实是最为合理的安排。我国首次火星探测任务迈的步伐非常大,很多方面需要精打细算,充分考虑各方面因素的影响。

天问一号一次任务就要实现绕、落、巡三大任务,这个难度非常大。要知道,NASA早在1971年就成功把水手9号送入火星轨道,到了1976年海盗1号着陆器登陆火星,直到1997年才把首辆火星车旅居者号送到火星上。而旅居者号的设计寿命仅为一周(实际运行85天),相比之下,祝融号已经有了很大的飞跃。

由于火星离地球很远,祝融号没有能力把探测到的大量数据直接传送回地球,这需要携带着增益天线的轨道器进行中继通信。由于目前我国只有一个环绕器绕着火星飞行,它在未来两年内还要承担对火星全球进行详细探测的艰巨任务,所以它能为祝融号进行中继通信的时间很有限。

因此,祝融号只能在未来3个月内,开启全部科学设备,对火星表面进行全方位探测,抓紧时间把数据通过轨道器传回地球,以完成预定的探测任务。相比之下,NASA目前有多个探测器绕着火星运行,它们可以随时为火星车提供中继通信。

但从过往的经验来看,设计寿命不能直接等价于实际能够运行的时间。此前我国登陆月球正面的玉兔号月球车和登陆月球背面的玉兔二号月球车已经证明,我国航天产品的质量非常可靠,它们的实际运行时间都大幅超过了设计寿命。玉兔号和玉兔二号的设计寿命与祝融号相近,都只有3个月,但玉兔号运行了两年八个月,玉兔二号已经运行了865天,目前还在正常工作。

因此,我们应该对祝融号火星车的可靠性要有信心。只要不出什么大的意外,祝融号也会像玉兔号和玉兔二号,或者NASA的勇气号和机遇号那样,长时间在火星上运行。

祝融号在火星上的能量来源是太阳能,它携带着几块太阳能电池板用于发电。而NASA的好奇号和毅力号都携带了放射性同位素热电机,用核能作为能量来源。那么,这是不是祝融号不能长时间运行的原因呢?

其实不然。NASA的机遇号和勇气号也都是采用太阳能,它们都能在火星上运行多年。利用太阳能最怕火星上的大规模沙尘暴,一旦沙尘遮天蔽日,并且沙子覆盖太阳能电池板,将会导致火星车失去电能而报废。但火星上时不时还会刮起大风,这又会吹走电池板上的沙尘,所以机遇号和勇气号可以长时间运行。相信我们的祝融号也能克服重重困难,超额完成任务。

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