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本文目录
天问一号和祝融号什么关系
天问一号和祝融号是从属关系,祝融号是天问一号探测器上的火星车。
天问一号是由中国航天科技集团公司下属中国空间技术研究院总研制的探测器,负责执行中国第一次自主火星探测任务。
祝融号为天问一号任务火星车。高度有1米85,重量达到240公斤左右。设计寿命为3个火星月,相当于约92个地球日。
火星车要完成的科学探测任务有:
1、火星巡视区形貌和地质构造探测。
2、火星巡视区土壤结构(剖面)探测和水冰探查。
3、火星巡视区表面元素、矿物和岩石类型探查以及火星巡视区大气物理特征与表面环境探测。
“祝融号”火星车开工 详解其“工作挑战”
中新网上海5月22日电题:“祝融号”火星车开工详解其“工作挑战”
作者郑莹莹郭超凯
效果图。中国航天科技集团八院供图
天问一号探测器于2020年7月23日发射。“天问一号”任务的科学目标是研究火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等。
针对火星和月球两种截然不同的环境,火星车和月球车有哪些区别呢?“祝融号”开工后又将面临哪些挑战?
“休眠”模式:耐心等待“沙尘暴”过去
不同于月球,火星上有大气,当大气运动引起的巨大沙尘暴让火星车受到沙尘遮盖时,火星车接收到的太阳光能量急剧下降,这时就必须为火星车设计一个“休眠”模式,耐心等待沙尘暴过去。其次,火星上有明显的四季变化,当进入火星深秋后,光照强度会持续减弱,而火星太阳辐照强度仅为月球表面的20%,这时,火星车需要进入长期“冬眠”,直至第二年春天的到来。
“特别订制”:提高太阳电池阵的发电能力
深空探测任务中,航天器唯一的能量来源就是太阳的能量。在火星车上,有4块“特别订制”的太阳能电池阵。
火星表面的光谱与地球轨道、月球轨道的光谱不同,这就意味着火星车太阳电池的“与众不同”。中国航天科技集团八院811所研制人员对太阳电池进行了重新设计,根据火星的光谱作了相应的调整和优化。但受火星车自身体积重量限制、火星表面光照条件等的影响,太阳电池阵的发电能力被大大削弱,如何解决?
效果图。中国航天科技集团八院供图
研制人员创新性地在火星探测任务上首次使用了最大功率跟踪技术,这也是该技术在中国航天领域的首次在轨应用,电源控制器设计师陈达兴说:“(该技术)跟踪精度高达98%,相比传统电路,提高了太阳电池20%的利用效率,这既解决了火星车能源紧张问题,也在减少太阳电池阵面积的同时减轻了电源产品的重量。”
火星“除尘”:特殊涂层派上用场
火星尘埃在太阳电池表面的堆积也会极大影响火星车的能量获取效率。研制人员为此开展了关键技术攻关,通过表面处理和结构设计在太阳电池玻璃盖片表面做了特殊涂层。“表面处理在于降低火星尘埃和太阳电池的相互吸引力,结构设计在于减少两者的接触面积,这些都通过验证,满足了相关要求”,太阳电池设计师王文强如是说。
“双管齐下”:判读剩余电量
考虑到火星气候的复杂性,火昼时锂离子蓄电池可能会面临联合供电,进而导致充电量不足的情况,研制人员也为火夜制定了一份休眠唤醒“备份”计划:在火昼转火夜前,对锂离子蓄电池的剩余电量进行判读,当蓄电池的剩余电量不足以支撑火星车度过火夜时,火星车转入休眠状态。如何及时并准确地判断锂离子蓄电池的剩余容量就显得至关重要。
锂离子蓄电池设计师王晓锐介绍,目前航天器在轨的锂离子蓄电池容量判读方法一般有两种,安时计和查表法,但由于火星光强不足导致蓄电池火昼时不能充满电,安时计无法进行满充校准,累积误差会越来越大;而且地火来回通信至少需要30分钟,导致查表法不能及时准确判断蓄电池剩余容量。为此,研制人员采用了将安时计和查表法结合使用的方式。
天问一号和祝融号是什么关系
天问一号和祝融号的关系是附属关系,祝融号是附属在天问一号上的火星车。因为天问一号分成了两半,一半是围绕器,继续围着火星转,探测火星情报,另一半是着陆器,它像一个“罩”一样,包着火星车,最终一起落在了火星上。而这个火星车就是祝融号,主要负责在火星实地考察。
2020年7月23日,我们向太空发射了探测器,在太空飞行了6个半月到达火星,这个探测器就是天问一号。
祝融号的任务是:祝融号主要做巡视探测任务,主要是探测一些更微观、更细致的东西,并进行拍照和测量,比如说火星表面成分是什么东西,岩石和土壤的光谱数据是怎样的,温度、压力、声音有什么变化等等。这样,我们在地球之内,也能看到这些远在火星的信息了。
天问一号和祝融号需要攻克的技术是:
由于火星环境复杂、恶劣,探测器在着陆后也不是万事大吉。例如,因为火星探测器远离太阳,它所受到的太阳辐射强度大大减弱;而且火星上温度很低,赤道上的平均温度只有-23°C,这些对火星车的能源系统、温控系统等提出了很高的要求。
据我国火星车专家贾阳撰文介绍,我国火星车除装有光电转换效率较高的4块太阳电池板外,在其顶部还装有一个像双筒望远镜样子的设备,叫作集热窗,它可以直接吸收太阳能,然后利用一种叫作正十一烷的物质储存能量。
白天,火星温度升高,这种物质吸热融化,到了晚上温度下降,这种物质在凝固的过程中释放热能,这样效率可以达到80%以上。
并且天问一号的环绕器携带了7台科学载荷,可用于对火星开展全球性、普查性综合探测,并为巡视器提供中继通信链路;火星车携带了6台科学载荷,可用于在着陆区开展区域性、精细性巡视探测。所以,从科学上讲,“天问一号”是对火星形态、地质学、矿物学、空间环境、土壤和水冰分布等进行研究的最全面的任务。
祝融号火星车取得了哪些成果
祝融号火星车是中国国家航天局于2020年发射的火星探测任务。自登陆火星以来,祝融号火星车取得了以下重要成果:1.着陆成功:祝融号火星车成功着陆于火星表面,实现了中国首次火星探测器的成功登陆。2.科学探测:祝融号火星车装备了多种科学仪器,可以对火星的大气、气候、土壤和地质特征进行详细研究。通过分析收集到的数据,科学家们可以深入了解火星的环境和演化过程。3.火星地貌研究:祝融号火星车在火星表面行驶并拍摄了大量高清晰度的照片。这些照片为火星地貌的研究提供了重要的资料,帮助科学家们揭示了火星表面的地质特征和形成机制。4.漫游探索:祝融号火星车通过自主巡航和探索,探测了火星的多个地点,并获取了它们的物理和化学特征数据。这些探测结果为未来可能的人类火星任务提供了重要参考。
着陆期间,祝融号到底经历了什么
在最终确认开始着陆指令后,着陆巡视组合体会与环绕器分离,开启独立着陆之旅。期间姿态控制发动机工作,严格控制着陆轨迹角度与方向。如果冲进火星的角度过大就会超过隔热层能忍受的极限,如果过小任务就会像打水漂一般滑入深空。
冲入火星大气后,5千米/秒级别的速度依然导致稀薄的大气冲击和摩擦产生了巨大的震动和热量,足以融化大部分金属。通过隔热大底和多种散热手段,着陆巡视组合体的温度依然能保持常温。期间速度骤降到数百米/秒,巨大的降落伞在火星上空约10千米的高度打开。
随着速度的迅速降低,已经被烧蚀得不成样子的隔热大底没有存在的必要了,对这一功臣的“回报”是:它将被抛离并直接脱落在火星表面。此时,暴露出来的底部雷达和工程相机等立即开始急速工作,紧盯目标着陆区域,分析与预计的匹配程度,让控制导航计算机快速解算最佳着陆方案。初步选定期间,速度已经降至100米/秒以内,降落伞功成身退,此时才是大戏上演的时刻。
着陆巡视组合体依靠底部强大的反冲火箭工作开始减速,各种传感器进一步仔细检查地面情况,避免乱石堆、斜坡、沟谷的特殊地貌,找寻最佳着陆角度和姿势。随着速度进一步降低至悬停避障状态,着陆巡视组合体近距离火星表面数米高。最后阶段火箭停止工作,尽力减少火箭工作扬起沙尘等因素对它们的影响,着陆巡视组合体成功降落火星表面。
众多复杂的动作,犹如在火星独自“刀尖上起舞”,稍有不慎便会任务失败,难度可想而知,了不起的成就!
祝融号的核心使命是科研,任何机动性能都不如“行车交规”重要:
首先,严格限速,节约宝贵的太阳能。这个240千克的大家伙实际速度仅为厘米/秒级别,连乌龟都跑不过;其次,谨小慎微,“走一步,歇两步”,经常停下来利用地形相机和避障相机等详细“眼观八方”,确认安全再出发;再次,聚精会神。
要么认真行驶,要么停车让科学仪器开启工作,聚精会神,绝不“边走边玩”;最后,真的发生紧急情况陷入困境后,航天人也会在地球实验室利用火星车的“双胞胎”备份还原真实火星驾驶场景,设计多种解决方案,帮助它脱困。
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