两个月祝融号行驶超400米(行进如此之慢的原因)

2020年7月,我国在海南文昌航天发射场,将“天问一号”火星探测器成功发射升空。2021年5月15日,历经200多天的飞行,“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部成功着陆,并成功释放“祝融号”火星车,这是我国首次成功在火星表面软着陆的探测器,而且是一次成功完成对火星的“绕、落、巡”探测任务,在世界深空探测领域书写了“传奇式”的壮举。

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“祝融号”2个月来行进了400多米

根据我国探火工程的官方微博报道,从5月15日“祝融号”成功软着陆火星以后,到目前为止,以降落点为出发点,大约行进了410米。

在此过程中,“祝融号”拍摄并传回了大量珍贵的照片,其中既包含一开始与“天问一号”的合照,更多的则是反映火星自然环境的图片,主要展示了火星地表地形地貌、土壤和岩石形态、火星天空等方面的景象。

很多人在看到这些照片,在大开眼界的同时,不免也心生疑问,那就是两个月的时间,“祝融号”才行进400多米,平均每天还不到7米,每小时才30厘米左右,比蜗牛爬行都要慢,为什么“祝融号”行进如此之慢?是因为我们的技术不过关,还是“祝融号”出现了问题呢?

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“祝融号”的使命

按照我国对火星探测的计划,“祝融号”在火星的工作时间只有3个月时间,在这3个月内,主要任务是通过所携载的各种仪器设备,通过表面移动和外部环境感知方式,对火星局部地区的地形地貌、土壤岩石组成、大气结构等进行探测研究。

由于火星的地表地形比较复杂,为了使“祝融号”在火星上能够高效地完成既定任务,我国的科学家们在“祝融号”上安装了灵敏的自主感知环境系统,可以根据行进的情况,进行自主感知和行为应对。同时,在“祝融号”上还安装了4块太阳能电池板,为“祝融号”的行进和各种仪器的正常运行提供能量来源。

从“祝融号”所携载的仪器设备来看,可以说非常“丰富多彩”。除了常规的地形相同、气象测量仪,分别用于监测火星表面地形地貌特征、环境气候特点之外,还有一些“高精尖”的仪器,比如:可以分析火星土壤和岩石光谱数据的多光谱相机,能够将岩石烧化为等离子体进而红外显微成像的表面成分探测仪,可以探测火星近地磁场特征的表面磁场仪,以及能够探测火星地表一定深度以下浅层岩层结构的探测雷达。

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相信通过“祝融号”3个月的“辛勤努力”,它通过携载的这些仪器设备,可以对火星表面的地形地貌、大气和磁场特征、土壤组成、浅层地层结构等进行综合性的探测,这些探测数据,将为我们深入了解火星的基本特点、演化历史、搜索和论证生命存在的线索等,发挥出非常重要的作用。

“祝融号”为什么行进得如此之慢?

“祝融号”之所以行进得这么慢,并非是由于我们的“火星车”技术没有美国等国家发达,更不是火星车坏掉了、质量不稳定,恰恰是出于稳定、高效、高质量地进行探测所刻意安排的,为什么这么说呢?最主要的有两个方面的原因。

一个是为了确保火星车的绝对安全。我们是第一次在火星上释放火星车,这对于我们来说,火星是一个完全陌生的环境,在还没有到达的地方,我们很难了解到这些区域的自然环境特征。在“祝融号”软着陆并且实施水平移动探测之后,为了保障能够向地球传回有效数据,必须要保证火星车的安全,否则将失去意义。

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“祝融号”在行进的过程中,无时无刻不在面对着复杂的地形地貌、大气环境变化、昼夜温差、宇宙辐射等因素的影响,所有的环境参数都必须得到“可行性”确认,之后方可进行移动,如果哪一个环节没有考虑到,那么火星车有可能被困住行进不得,或者火星车发生跌落、倾覆等危险,内部的精密仪器设备可能会损坏。

一旦出现这样的问题,在遥远的“异地他乡”,根本没有辅助的手段对其进行调校、辅助行进和维修。因此,“祝融号”必须在确保行进的路线上没有任何危险和不确定性因素、必须在确保气象环境条件满足行进和探测等的前提下,才可以依据人为设定的行进路线进行探测活动,在此过程中,需要花费很长的时间进行大量的论证工作。

第二个方面是信号延迟的原因。虽然“祝融号”上装备有自主感知环境系统,但是它的行动和操作,还必须依赖于地球上的科学家们所给予的信号控制,也就是说地面控制中心通过“祝融号”传回的诸多图像信息,才能判定“祝融号”当时的工况以及周围环境状况,然后才能根据实际发出相应指令,实施远程遥控。

不过,火星与地球的距离最近时也达到了5500万公里,最远时能够突破4亿公里,电磁波每秒才传播38万公里,那么从“祝融号”向地球发回图像到地球,基本上得3-17分钟之间。而地面控制中心再发出指令,“祝融号”接收到这个指令的时间,也得需要相同的时间,再加上地面工作人员的综合判断,这一来一回的一个指令,就起码得需要半个小时左右甚至更长。所以,“祝融号”每行进一小步,都得停下来拍摄图像传回地球,等待地球的指令,这就造成了火星车的行进非常缓慢。美国之前发射的毅力号等几个火星车,也同样存在着这个不可避免的问题。

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最后再说一点,火星车在火星上进行探测,不是为了追求速度和行进距离长度的,而是在一个特定的区域范围内,实施全方位、立体化的监测活动,数据重要,安全更重要,“祝融号”的一步一个脚印,正是我们实施科学探索精益求精的集中体现,相信在接下来一个多月的剩余探测活动中,“祝融号”一定会给我们传回更多的火星数据,带给我们更多的惊喜和自豪。

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