“祝融”探“火”

鄭永春

歷經(jīng)驚險火星我來了！

2020年7月23日12時41分，中國在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射了天問一號探測器，經(jīng)過5次軌道修正，于2021年2月10日抵達(dá)火星，被火星的引力捕獲，成為火星的人造衛(wèi)星。開始對火星表面進(jìn)行遙感探測。天問一號包括環(huán)繞器（也叫軌道器）與著陸巡視組合體（簡稱著巡組合體）兩部分。其中，著巡組合體中的巡視器——火星車，又是整個火星探測計劃的焦點，航天人以中國古代神話中掌管火種的神仙的名字，將其命名為祝融號。

2021年5月15日早晨，環(huán)繞器與著巡組合體分離。分離后，環(huán)繞器抬升軌道高度，繼續(xù)環(huán)繞火星，通過7套科學(xué)儀器對火星表面進(jìn)行遙感探測。另一方面，它還是地球上的科學(xué)家與火星車進(jìn)行通信的中繼衛(wèi)星，火星車獲得的探測數(shù)據(jù)也要通過它才能傳回地球。著巡組合體剛接觸到火星大氣層時，速度高達(dá)每小時2萬千米，在短短的9分鐘內(nèi)，減速到0。

天問一號包括環(huán)繞器與著陸巡視組合體兩部分（圖片來源/國家航天局）

從接觸火星大氣，到登陸火星表面，全程只有短短的9分鐘，但祝融號著陸時地球到火星的距離達(dá)3億多千米，地面發(fā)出的遙控指令以光速傳播，也要17分鐘后才能抵達(dá)火星。這意味著，著巡組合體只能自主判斷，想盡各種辦法實現(xiàn)剎車減速，闖過這道鬼門關(guān)。如果減速不夠，就會墜毀在火星表面。歷史上，蘇聯(lián)數(shù)次、歐洲兩次登陸火星失敗，都發(fā)生在這一階段，所以，著陸是所有探火任務(wù)中難度系數(shù)最高的。

祝融號成功登火，讓中國成為世界上第二個成功登陸火星的國家，值得我們每一個中國人感到驕傲和自豪。

因“火”制宜，航天工程師的精巧設(shè)計

祝融號火星車重240千克，完全展開時長2.6米、寬3米、高1.85米。這輛由中國航天人自主研發(fā)的火星車，張開四片太陽能電池翼時，就像二一只翩翩起舞的蝴蝶。這是設(shè)計師在設(shè)計火星車時，看到了一個藍(lán)色蝴蝶標(biāo)本受到的啟發(fā)。

為了避免“陷車”和“托底”，祝融號采用了主動懸架技術(shù)?；鹦潜砻娴匦螐?fù)雜，既有容易陷車、難以翻越的沙土，還有容易刮擦底盤的石塊，通過中國自主研發(fā)的主動懸架技術(shù)，祝融號火星車可以根據(jù)實時路況，將懸架的形態(tài)、剛度和阻尼調(diào)整到合適的狀態(tài)，主動控制車身的高度和角度。遇到障礙時，抬起車輪，調(diào)整整車的重心，防止車輪下陷，避免底盤被石塊卡住，順利越過障礙物，大大提升脫困能力。

為了適應(yīng)不同的路況條件，祝融號采用了多種行走方式。它既能沿著直線走，原地轉(zhuǎn)向，邊走邊調(diào)整方向，還能像蟲子一樣蠕動著走，像螃蟹一樣橫行。這樣一來，無論遇到什么樣的地形，它都能找到適當(dāng)?shù)男凶叻绞健?/p>

由于太陽光照到地球上需要8分鐘，照到火星上需要10分鐘，火星離太陽更遙遠(yuǎn)，相同條件下的太陽輻射強度只有地球表面的30%左右。為了得到足夠的動力，祝融號配備了4塊太陽能電池翼，其中2塊還可以根據(jù)光照方向調(diào)整角度，以最佳入射角吸收太陽光，確保火星車有充足的能源。此外，祝融號走得很慢，巡航時的行駛速度僅為每小時40米，可以用龜速來比喻。遇到惡劣天氣或光照不足時，它還會主動休息，原地避險。正是這一系列因“火”制宜的貼心設(shè)計，讓祝融號在火星上走得安全，走得放心。

“地質(zhì)學(xué)家”祝融號的科考之旅

祝融號要巡視的地方，位于火星上最大的盆地——直徑達(dá)3300千米的烏托邦平原。

祝融號不僅是一輛車，更是一個機器人地質(zhì)學(xué)家，它攜帶了6種科學(xué)儀器。

負(fù)責(zé)識別路況的是2臺導(dǎo)航與地形相機，它們安裝在火星車桅桿的頂端，就像人的雙眼，給火星車提供導(dǎo)航支持。通過從不同角度看同一個目標(biāo)，形成物體的三維影像。我們看到的具有震撼效果的火星照片，就來自它們的貢獻(xiàn)。

火星表面不同的巖石和礦物，含有不同的物質(zhì)。負(fù)責(zé)分析火星表面物質(zhì)成分的有兩臺儀器。其中一臺是多光譜相機，安裝在桅桿頂部，通過獲取物體在多個波段的反射光譜，就像識別人的指紋一樣，分析

“著巡合影”圖。火星車行駛至著陸平臺南向約10米處，釋放安裝在車底部的分離相機，之后火星車退至著陸平臺附近，分離相機拍攝了火星車移動過程和火星車與著陸平臺的合影（圖片來源/國家航天局）出不同的物質(zhì)成分。

另一臺是火星表面成分探測儀，由激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀和短波紅外光譜儀組合而成。短波紅外光譜儀與多光譜相機的探測原理相似。激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀像一根激光筆，向目標(biāo)發(fā)射一束高能激光脈沖，巖石表面被燒蝕后，激發(fā)出的等離子體在冷卻過程中發(fā)出獨特的光譜。通過光譜測量，可以遠(yuǎn)程分析物質(zhì)的元素組成，包括硅、鋁、鐵、鎂、鈣等十多種元素。這也是這種技術(shù)首次應(yīng)用于中國的深空探測任務(wù)。

天問一號的環(huán)繞器和祝融號火星車上都有一臺次表層探測雷達(dá)，通過主動發(fā)射和接收電磁波信號，探測地下結(jié)構(gòu)?；鹦擒嚿系睦走_(dá)安裝在車體底部，可以探測百米深處的水冰。火星車桅桿的頂端和底端，安裝了2個相同的三軸磁通門探頭（磁強計傳感器），組成了磁場探測儀，這是火星上第一臺移動式磁場探測儀。通過祝融號的直接測量，可以幫助我們了解火星殼層的剩磁信息，還能了解太陽風(fēng)與火星大氣或電離層的相互作用。

在火星車的桅桿頂部和甲板前端，分別安裝了風(fēng)、聲傳感器和溫、壓傳感器，組成了一個移動氣象站，長期觀測火星表面的氣溫、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向和聲音。這可以幫助我們追溯火星氣候變遷的歷史。

“千里之行，始于足下”，通過祝融號我們可以看到火星上的萬古荒漠，河道遺跡，藍(lán)色夕陽，渺小而珍貴的地球，感受到寒冷的溫度和疾速的風(fēng)，聽到奇怪的聲音。這些來自伙伴行星的獨特信息，無時無刻不在提醒著我們，地球是人類的家園，生命的天堂。保護(hù)地球，就是保護(hù)人類的前途和命運。

（責(zé)任編輯/高琳 美術(shù)編輯/周游）