最后机会要没了! 祝融号历所有可唤醒机会: 设计真不如NASA探测器?

社交媒体上祝融火星车的消息又开始热络起来,有网友表示,白露已经过了,秋天即将来临,祝融火星车的最后唤醒机会即将失去,它已经历了所有可能被唤醒的机会!

另有网友则表示,祝融火星车的唤醒设置有问题,导致了这次无法唤醒事故的发生!还有网友则声称祝融火星车设计上不如毅力号火星车,存在严重缺陷!真的是这样吗?

祝融火星车的经历:已经历所有机会

2023年2月21日,NASA的火星轨道探测器(MRO)公开了此前在火星轨道上不同时间拍摄的三张图,通过对比发现祝融火星车的表面已经被大量火星沙尘覆盖,但从公布的祝融火星车模糊图片的颜色来看,覆盖率并不是特别高,因此大家都在期待,等到火星夏季来临时,气温和日照都上升到一定的程度后,火星车就会醒来!

目前最热的夏季也已经过去,然而祝融火星车仍然没有任何音讯,这让大家在感到祝融火星车是彻底没了希望,因为它已经经历了所有可能醒来的机会。“祝融号”火星车是我国的第一辆火星车,2021年2月10日搭载天问一号抵达火星,5月14日成功登陆火星北半球的乌托邦平原,坐标位置25.102 N 109.914 E。

此后开了整整一个地球年的工作,一直到2022年5月18日左右,火星秋冬季节来临,并且还面临沙尘暴的威胁,因此在火星表面工作的祝融号进入了休眠状态,等到2022年11~12月份火星的春季来临后再自行苏醒恢复工作。

为什么要休眠:火星条件实在有些恶劣

通过嫦娥三号和四号任务,大家已经知道月面条件恶劣,月夜长达半个月,而且温度低至-130 ,因此月球车以及月面着陆器需要休眠以对付这个恶劣的环境,但火星不是说是第二个地球么,怎么也要休眠?

祝融号之所以要休眠还是因为火星条件非常恶劣,大气层非常稀薄,只有地球大气压的1%,而且距离要太阳要比地球远1.5倍,火星赤道的平均日照也只有地球的40%,另外火星的自转轴倾角还比地球要大2.5 以上,再加上其轨道的离心率很高,因此火星的冬天条件是非常恶劣的。

不仅冷,温度同样可以低至-130 以下,而且还因为火星有一个稀薄的大气层,极度干燥的条件下,这个大气层会在冷热交替的作用形成速度很高的风,继而引起扬尘,而且因为火星大气中水汽含量极低,难以增重自行坠落,因此火星还会爆发大大小小的沙尘暴。

因此在2022年5月18日就是遭遇了秋冬季寒冷的季节与沙尘暴两种恶劣条件,祝融火星车设计了十个正十一烷罐子只能在春夏秋季的白天吸热晚上放热保温,但无法在火星的冬季以及沙尘暴这种光照不足的条件下提供保温效果,所以只能选择休眠,等到条件合适时再唤醒继续工作。

祝融火星车是怎么被唤醒的?

火星车休眠的原因其实只有一个,光照不足,保温材料正十一烷无法有效吸热,另一个则是太阳能电池转换的电力无法维持最低功率工作,这就是休眠的原因!

因此在唤醒时有一个关键指标就是太阳能电池每天的发电量必须大于或等于火星车每日最小工作模式的耗电量,否则将继续休眠,如果条件满足,那么祝融火星车将进入下列唤醒流程:

唤醒后祝融火星车将会调整天线对准中继的天问一号轨道器“告知”其已醒来的消息,由天问一号将这个信号转发给地球的航天控制中心,我们就知道祝融号已经醒来了!

但很可惜的是一直等到了夏季都快结束都还没醒来,这表示可能几个原因:

NASA的火星轨道探测器(MRO)公开的照片来看,第三种可能性是最高的,因为从模糊的卫星图上来看,太阳能电池从刚着陆时的蓝黑色变成了黄白色,这表示沙尘覆盖度相当高。

祝融火星车:太阳能电池抖一抖的功能无效了?

了解祝融号的朋友应该它的两项功能赞誉有加,一项是祝融号太阳能电池的自清洁功能,这个使用了特殊镀层的太阳能电池的灰尘积尘率要比没有镀层的低得多,据测试能让长期工作的太阳能电池效率提高2~3%。

另一个则是太阳能电池的“抖一抖”绝技,这是祝融号前侧太阳能电池能在展开后再次收起,与一次性展开无法收拢的有区别,这个功能是在让太阳能电池在竖起过程中让火星尘埃滑落,让太阳能电池“恢复如新”。

但问题来了,祝融号的这俩“绝技”为何都未能奏效?答案很可能是这样的,这个抗积尘镀层对长期不动的条件下抗积尘并没太大的效果,从2022年5月18日开始休眠,原计划到年底12月左右自动唤醒,长达7个月的时间里是火星冬季,最容易发生沙尘暴的季节,沙尘的沉降率比春夏秋季大大增加。

另一个“抖一抖”的功能则可能需要在唤醒后才能在系统控制下使用,很多朋友可能会建议休眠时将太阳能电池收起,这不就解决沙尘积累的问题了?其实这问题更麻烦,因为祝融号唤醒的要求是太阳能电池到一定的充电比例,这竖起的太阳能电池是断然无法完成任务的,这应该就是宁愿被沙尘覆盖也不收起的原因,毕竟维持水平状态恢复的可能性还高一点。

祝融火星车的唤醒设置有问题:导致事故发生?

祝融火星车无法苏醒这个结局相信大家都已经接受了,因为经历了春夏季火星这个光照从弱到最强的火星车苏醒设置的所有最有利时机,接下来中国航天该考虑的应该不是如何将祝融号唤醒了,而是设计上哪里存在可以改进的地方,尽管祝融火星车早已完成了任务,但跨越上亿千米送探测器到火星,谁都希望它能多坚持一会不是吗?

火星车唤醒方式有问题?

有不少网友已经在社交媒体上质疑了,目前祝融火星车唤醒的重要标准是:太阳能电池每天的发电量必须大于或等于火星车每日最小工作模式的耗电量

这个要求很好理解,比如打个比方,祝融火星车每天工作最低需要1千瓦时的能量,但太阳能电池因为火星日照角度以及沙尘覆盖后效率下降,达不到这个要求,因此唤醒程序判断不符合唤醒要求。

所以有网友认为这个方式绝对不合适,比如祝融号有这个“抖一抖”的功能,可以在不完全符合唤醒条件的时候使用,先解决沙尘覆盖问题,然后再充电,这个逻辑很明确啊,得先清理沙尘,然后再充电,这种特殊模式下等待只会让沙尘越积越多。

但这也必须考虑一个问题,如果充电不足的问题不是由沙尘引起呢?笔者相信祝融号的设计与控制团队一定对此进行考虑并且模拟过这种情况,不会像我们这样拍脑袋想出的方法就能解决。

之所以仍然无法解决,很有可能不只是太阳能电池充电功率无法满足要求,因为涉及到无法唤醒的因素很多,而太阳能充电效率不符合要求只是设定中的一个最主要因素而已。

祝融火星车设计上不如NASA毅力号?

“近期”在火星的火星车不少,勇气号、机遇号、好奇号和毅力号以及中国的祝融火星车,目前还在正常工作的是好奇号和毅力号,特别是毅力号,完全不需要休眠,只有在沙尘特别强的时候才需要“暂停”一下工作。

之所以毅力号能如此“猖狂”,那是因为这台火星车配备了一枚核电池,这个总功率110多瓦的的二氧化钚电池,不仅供电,还能供热,所以它也不需要在火星寒冷的冬季休眠,一直可以工作,比起祝融火星车设计确实要优秀很多。

不过各位也别小看自己,天问一号在火星探测史上也留下了浓重的一笔,绕落巡一次完成,截止2022年5月5日,祝融火星车行驶1.921千米,已经相当了不起了,所以我们不要对祝融号要求太多,第一次去探探路,第二次才是干正事,各位知道中国航天要干的正事是什么吗?火星采样返回!这个规划的返回时间都已经超过NASA火星采样返回的时间,假设双方都执行顺利,中国航天也要比NASA早带回火星土壤样品超过2年。

走了狗屎运的勇气号火星车

在这里必须要提一下曾经走过狗屎运的勇气号火星,2005年3月9日,勇气号火星车的太阳能电池板效率从原来的约60%突然跃升到93%,此时距离着陆已经一年(着陆日期:2004年1月4日)有余,沙尘的沉降已经让太阳能电池效率跌落至60%。

尘卷风

此时突然跃升至93%,显然是沉降的沙尘已经被“清扫”,火星上又没有人帮忙打扫,所以只能是风,而且还是极其罕见的尘卷风,并且在3月10日,勇气号的摄像机还拍摄到了尘卷风。

所以接下来奇迹发生的时刻是祝融火星车遭遇“火星尘卷风”,但这种极低概率的事件究竟会不会发生?只能说还有一点希望罢了!

延伸阅读:火星秋天到了吗?

火星的自转轴倾角为25.19 ,一年也存在四季之分,一个火星年大约有687个地球日,所以从大致上来看,一个火星季大约是地球季节的2倍,简单了理解就是地球上3个月一个季节,但火星每个季节得6个月左右,所以火星和地球季节是不同步的。

要确定火星的季节,就得简单科普下火星历法,目前火星用的是大流士火星历,元年是火星二号探测器着陆的那年,从着陆的那年反推出火星的第一天,始点为火星的春分点,是太阳直射火星赤道的时间,所以在火星二号探测器着陆的反推出1970年4月28日就是火星的元年元月一日,按火星一年668.599个火星日计算,目前就是大流士火星历29年10月1日:

有了日历就能根据火星“一年四季”的季节分布推测出目前火星北半球所在的是什么季节了:

29年10月1日,也就是“今天”,刚好是火星立秋月开始,这会还刚好和地球季节凑上了,地球也到了秋季,但其实两者差距很大的,比如秋季延迟到15月,也就是明年2月份,之后才是火星的冬季,到明年那会,火星的冬季时地球刚好是夏季。

在这里必须要提醒下,我们所说的季节都是以北半球会参考基点,因为地球人口大部分都聚居在北半球,一般如果不作说明指的就是北半球的当季或者以北半球会基点推算的季节。同理,在火星上我们也是以火星北半球作为参考点,这一点各位必须要弄明白,要不然就乱套了。

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页面更新:2024-03-19

标签:火星   太阳能电池   北半球   沙尘   沙尘暴   探测器   毅力   季节   地球   条件   机会   工作

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