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“祝融號”拓展探測尋水冰

2021-08-23 作者：張保淑新華網(wǎng) 責(zé)任編輯：吳靜

摘要：那是一個(gè)棕紅色的奇異世界：近處，棕紅色沙土上，兩排淺淺的行駛痕跡延伸而去；遠(yuǎn)方，低矮的、棕紅色的丘陵勾勒出起伏的天際線；上方，棕紅色的天空顯得蒼茫、迷蒙。火星表面成分探測儀、多光譜相機(jī)、導(dǎo)航地形相機(jī)、火星表面磁場探測儀等在“祝融號”停下來開展就位探測的過程中也大顯身手。

那是一個(gè)棕紅色的奇異世界：近處，棕紅色沙土上，兩排淺淺的行駛痕跡延伸而去；遠(yuǎn)方，低矮的、棕紅色的丘陵勾勒出起伏的天際線；上方，棕紅色的天空顯得蒼茫、迷蒙。這是距離地球約4億公里外火星烏托邦平原上的一張實(shí)景圖，是地球使者“祝融號”火星車的杰作之一。

從今年5月15日成功在那顆星球上著陸到8月15日，“祝融號”度過了整整90個(gè)火星日，累計(jì)行駛了889米。期間，它啟動了所有科學(xué)載荷，用隨身攜帶的“十八般”裝備，開展深入探測活動，獲取原始數(shù)據(jù)約10GB，圓滿完成了被賦予的既定巡視探測任務(wù)并進(jìn)入拓展任務(wù)實(shí)施階段，為人類更好認(rèn)識火星、揭示火星秘密作出了杰出貢獻(xiàn)。

狀態(tài)優(yōu)異

某些方面表現(xiàn)超預(yù)期

從2020年7月23日在海南文昌發(fā)射升空到2021年2月到達(dá)火星附近實(shí)施火星捕獲；從2021年5月15日成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)到5月19日與著陸器成功分離并駛上火星表面；從2021年6月11日火星首批科學(xué)影像圖發(fā)布到6月27日火星全局環(huán)境感知圖像和移動過程視頻發(fā)布，“祝融號”火星車實(shí)現(xiàn)的中國航天一個(gè)個(gè)歷史性突破，吸引了全世界的目光。

經(jīng)過上億公里的漫漫星際旅行，又在環(huán)境惡劣的火星表面工作了超3個(gè)月，“祝融號”目前最新的狀況如何呢？對此，首次火星探測任務(wù)探測器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師孫澤洲介紹說，“祝融號”火星車設(shè)計(jì)壽命是90個(gè)火星日，現(xiàn)在已經(jīng)是超期服役了，但是其各方面情況都很優(yōu)異，表現(xiàn)與預(yù)期相符甚至有些方面超出預(yù)期。

孫澤洲進(jìn)一步解釋說，在能源供給方面，祝融號非常充足，比之前預(yù)期的還要好；在保障其安全運(yùn)行的最大關(guān)鍵點(diǎn)之一熱控制方面，“祝融號”應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)可以把太陽能高效地轉(zhuǎn)成熱能，使其在火星夜間能夠保持比較理想的溫度水平。

“祝融號”著陸區(qū)氣候和氣象環(huán)境較好，為其“生存”和開展探測提供了較好的條件。據(jù)中國首次火星探測任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師劉建軍介紹，目前火星正處在春夏交替的時(shí)節(jié)，溫度和風(fēng)速相對適中，為火星車巡視探測提供了適宜的環(huán)境。

探測數(shù)據(jù)顯示，“祝融號”中午前后工作時(shí)，氣溫大約在零下20攝氏度到零下10攝氏度左右，風(fēng)力大概是2到8米每秒的微風(fēng)量級。天公作美，探秘火星正當(dāng)時(shí)。

收獲滿滿

6臺載荷形成10GB數(shù)據(jù)

軟著陸火星90多天來，“祝融號”按照“七日一周期，一日一規(guī)劃，每日有探測”的高效工作模式，緊鑼密鼓展開巡視探測活動。

據(jù)劉建軍介紹，“祝融號”火星車上配置的6臺科學(xué)載荷均大顯身手，其中，火星氣象測量儀用于監(jiān)測火星表面溫度、壓力、風(fēng)場和聲音等的時(shí)間和空間變化；火星車次表層探測雷達(dá)用來探測火星土壤的地下分層和厚度，在火星車移動過程中，持續(xù)探測地下物質(zhì)的大小和分布特征，并在垂直和水平方向上約束地下分層結(jié)構(gòu)，制約地下水冰和揮發(fā)物的分布。

此外，火星表面成分探測儀、多光譜相機(jī)、導(dǎo)航地形相機(jī)、火星表面磁場探測儀等在“祝融號”停下來開展就位探測的過程中也大顯身手。

到目前，上述6臺科學(xué)載荷一共獲取了10GB的原始數(shù)據(jù)。

據(jù)了解，科學(xué)載荷獲取的數(shù)據(jù)已經(jīng)完成相關(guān)處理和質(zhì)量驗(yàn)證工作，并形成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，中國月球與深空探測網(wǎng)日前已面向國內(nèi)科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開放數(shù)據(jù)申請，后續(xù)將以月為周期組批發(fā)布科學(xué)數(shù)據(jù)。

劉建軍表示，希望通過將這些有效的數(shù)據(jù)提供給相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家，來深入了解“祝融號”探測區(qū)域的地質(zhì)情況，特別是進(jìn)一步尋找烏托邦平原是否曾是古海洋的相關(guān)證據(jù)。

中繼飛行

助力地火數(shù)據(jù)通信

烏托邦平原空曠寂寥，但是“祝融號”并不孤單，它有兩個(gè)攜手工作的“小伙伴”，一個(gè)是支撐其安全達(dá)到火星表面的著陸器，另一個(gè)是與其分離后環(huán)繞火星飛行的環(huán)繞器，后者與“祝融號”分離后上升至中繼軌道，變身通信器，為“祝融號”與地球之間建立起中繼通信通道。

正是有了環(huán)繞器架設(shè)的信息中繼“金橋”，數(shù)億公里之外的“祝融號”才能把探測到的數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送至地球。據(jù)孫澤洲介紹，“祝融號”著陸火星和開展探測以來，環(huán)繞器一直在默默承擔(dān)著數(shù)據(jù)中繼的角色并表現(xiàn)出優(yōu)良的性能。

對于環(huán)繞器而言，承擔(dān)好中繼通訊的角色必須解決好兩大問題。

一是中繼軌道維持問題。環(huán)繞器要始終保持在中繼軌道，才能使通信鏈路保持暢通、高效，為此，它在運(yùn)行過程中，進(jìn)行了多次軌道維持，確保穩(wěn)定運(yùn)行在中繼通信軌道。

二是解決能源供應(yīng)問題。據(jù)中國航天科技集團(tuán)八院環(huán)繞器副總設(shè)計(jì)師朱慶華介紹，環(huán)繞器攜帶了2個(gè)太陽電池陣，同時(shí)通過優(yōu)化調(diào)整器上的設(shè)備工作模式，成功應(yīng)對光照不足帶來的能源問題，保障持續(xù)能源供應(yīng)。

環(huán)繞器站得高，看得遠(yuǎn)，通過載荷對“祝融號”著陸區(qū)進(jìn)行詳查并獲取了高分辨率地形數(shù)據(jù)，以此幫助科學(xué)家更好地分析地質(zhì)背景情況，制定“祝融號”不同階段的科學(xué)探測規(guī)劃。

尋找水冰

拓展任務(wù)志存高遠(yuǎn)

完成既定巡視探測任務(wù)超期服役的“祝融號”雄心不減，它將在接下來的拓展任務(wù)階段爭取有更大作為。根據(jù)目前的良好狀態(tài)，“祝融號”將繼續(xù)保持高效探測模式。據(jù)孫澤洲透露，下一步“祝融號”將向著陸點(diǎn)以南、海拔高度不斷抬升的古海陸交界方向行駛，以沿途的石塊、沙丘、撞擊坑、溝槽、疑似泥火山等為目標(biāo)，開展巡視探測。

在探測風(fēng)格上，“祝融號”將作出必要調(diào)整。孫澤洲坦言，“祝融號”初來乍到，在前90個(gè)火星日，其巡視探測移動特別謹(jǐn)慎。隨著經(jīng)驗(yàn)的積累和對環(huán)境的熟悉和適應(yīng)，“祝融號”在實(shí)施后續(xù)任務(wù)時(shí)可能會更大膽一些，甚至做一些極限測試，為將來在其他地外天體開展自主巡視探測積累更豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲備。

9月中旬至10月下旬，“祝融號”和環(huán)繞器將迎來“日凌現(xiàn)象”的考驗(yàn)，在此期間，火星、地球?qū)⑦\(yùn)行至太陽的兩側(cè)，三者近乎處于一條直線。受夾在中間的太陽的電磁輻射干擾，環(huán)繞器與地球的通信將中斷約50天。為應(yīng)對“日凌現(xiàn)象”，環(huán)繞器和“祝融號”將轉(zhuǎn)入安全模式，暫停探測工作。

據(jù)中國首次火星探測任務(wù)工程總設(shè)計(jì)師張榮橋介紹，日凌結(jié)束后，環(huán)繞器將擇機(jī)進(jìn)入遙感使命軌道，開展火星全球遙感探測，獲取火星形貌與地質(zhì)結(jié)構(gòu)、表面物質(zhì)成分與土壤類型分布、大氣電離層、火星空間環(huán)境等科學(xué)數(shù)據(jù)，同時(shí)兼顧“祝融號”拓展任務(wù)階段的中繼通信。

張榮橋說：“從11月上旬日凌現(xiàn)象結(jié)束之后，火星探測方案要作出調(diào)整。具體來說，環(huán)繞器的使命將轉(zhuǎn)到以開展火星全球環(huán)繞探測為主，同時(shí)兼顧‘祝融號’火星車的巡視探測蹤跡。”張榮橋強(qiáng)調(diào)，上述調(diào)整是綜合考慮一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)火星‘繞、著、巡’整體任務(wù)而作出的。成功完成既定探測任務(wù)為拓展任務(wù)的實(shí)施奠定了良好的基礎(chǔ)，科研團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)精益求精，力爭為科學(xué)研究獲得更多有效的探測數(shù)據(jù)。

劉建軍透露，環(huán)繞器將攜手“祝融號”在著陸區(qū)以外地區(qū)尋找水冰的存在。他說，對于一些重點(diǎn)探測區(qū)域，科研團(tuán)隊(duì)已有相關(guān)計(jì)劃。此外，科研團(tuán)隊(duì)在邀請全國乃至國際上從事火星研究的科學(xué)家，請他們對后續(xù)遙感探測提出探測對象，比如可能存在水冰的區(qū)域，將有針對性開展重點(diǎn)探測。（記者張保淑）

關(guān)鍵詞：祝融號,太陽電池陣,軌道維持,探測火星,火星車

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