中国天问一号又公布了一张拍摄于2025年的高分相机照片。整张照片显示的火星实际范围约为1.4公里×1.4公里。对于窄角相机图像来说,其高动态范围令人惊叹,可以清晰看到火星表面的奇怪线条特征。
差不多5年之前,我国的天问一号探测器成功抵达火星轨道。随后,轨道器停留在火星轨道上绕着火星飞行,着陆器则带着祝融号火星车成功登陆火星表面。5年过去了,天问一号轨道器仍然在火星轨道上正常工作。那么,如今祝融号火星车究竟怎样了呢?
5年前,天问一号探测器成功进入火星轨道后,就分成了两部分:一部分是轨道器,一直停在火星轨道上,负责拍摄火星表面、接收祝融号传回的数据,再把这些数据转发回地球。
另一部分是着陆器,带着祝融号火星车,成功登陆到火星表面,开启了火星漫游探测。这5年里,轨道器和祝融号分工明确,配合默契,只不过现在,祝融号没能按时醒来,而轨道器还在继续坚守岗位。
咱们先说说祝融号的情况,它的表现其实已经超出了所有人的预期。按照当初的设计,祝融号能在火星上工作90个火星日,大概相当于93个地球日,只要能完成这个期限的任务,就算达到了预期目标。
实际情况是,祝融号的运行时间远远超过了设计寿命,在第90个火星日的时候,它的状态依旧良好,没有出现任何故障,还能继续开展更多的探测任务。
祝融号踏上火星表面后,就开始了它的火星漫游之旅,它身上装了6台科学设备,包括导航地形相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪等,这些设备都是用来探测火星的,比如测火星表面的物质成分、看火星的地质结构、记录火星的气象数据等等。
在它工作的这段时间里,收集到了大量的一手火星数据,这些数据都是通过天问一号轨道器,一步步传回地球的,为我国的火星研究提供了宝贵的资料,甚至还发现了火星古海洋的痕迹,这在我国探火史上是非常有意义的突破。
不过,火星上的环境比我们想象的要恶劣得多,祝融号在火星上工作,最害怕的就是两件事:一件是通信中断,另一件是断电。
先说说通信的问题,当太阳、地球、火星三者依次排开,形成近乎一条直线的时候,就会出现“日凌”现象。
这种现象发生时,太阳的电磁辐射会产生强烈干扰,会严重影响探测器和地球之间的无线电通信,甚至会导致通信完全中断。
祝融号之前就遇到过一次日凌现象,为了躲过这次干扰,它特意休眠了一个月,等日凌现象过去后,才重新恢复工作。
另一个更致命的威胁,就是断电。祝融号的电能来源,全靠身上的太阳能电池板吸收太阳光发电,所以充足的光照对它来说至关重要。如果没有电力供应,祝融号的电子系统就可能遭到永久性损坏,再也无法工作。
为了应对火星上的沙尘天气和光照不足的问题,科研人员在设计祝融号的时候,特意对它的太阳能电池板做了针对性优化。
电池板表面覆盖了一层特殊的纳米结构,这样可以减少灰尘和电池板的接触面积,让灰尘不容易附着在上面;而且电池板还能主动竖起来,利用火星上的微弱风力,让附着的灰尘滑落,尽可能保证发电效率。
有了这些防护措施,祝融号不仅出色地完成了为期三个月的既定任务,还继续开展了一系列延伸任务,在火星上正常运行了差不多一年时间。
直到火星北半球进入冬季,气温变得极低,而且沙尘天气也越来越频繁,光照越来越弱,按照事先设定的程序,祝融号在2022年5月18日进入了冬季休眠状态,原本计划在来年春天,等光照和气温条件好转后,自主苏醒,继续开展探测工作。
可没想到,等到了预定的唤醒时间,祝融号并没有如期自主苏醒。科研人员没有放弃,一直持续监测,等到火星夏季来临,气温变得足够高,光照也变得充足,大家都以为祝融号能醒过来。
但遗憾的是,它还是没有任何反应。如今,祝融号的最后唤醒期限已经过去,它依旧处于静默状态,再也没有传来任何信号。
到底是什么原因导致祝融号没能被唤醒呢?从美国NASA的火星勘测轨道飞行器(MRO)拍摄到的祝融号着陆区照片来看,祝融号已经长时间停留在同一个地方,而且它的外表颜色比之前变得更加暗淡,没有了之前的光泽。
根据官方分析,这应该是因为火星上的沙尘太多,长时间覆盖在祝融号的太阳能电池板和机身表面,导致电池板无法正常吸收太阳光发电。
中国行星探测工程总设计师张荣桥曾明确表示,祝融号自主唤醒需要两个必备条件:一是舱内的温度要高于-15℃,二是太阳能发电要满足火星车当天最小的用电量,也就是达到140瓦,只有这两个条件同时满足,祝融号才能自动开机苏醒。
而现在,大量的沙尘覆盖在电池板上,导致发电量严重不足,就算气温达到了要求,也无法满足最低用电需求,最终只能一直处于断电静默状态,无法被唤醒。
虽然祝融号没能被唤醒,但我们完全不用觉得可惜,因为它已经超期超额完成了所有探测任务。
再说说为什么天问一号轨道器还能继续工作,还能传回火星照片。其实很简单,轨道器和祝融号的工作环境完全不同。
祝融号在火星表面,要直接面对火星的极端气温、沙尘天气,还要依靠太阳能发电,很容易受到环境影响;而天问一号轨道器一直在火星轨道上飞行,距离火星表面有几百公里的高度,不会受到火星表面沙尘和极端气温的直接影响,而且它的能源供应和系统设计,本来就侧重于长期稳定运行。
根据国家航天局的官方通报,天问一号轨道器于2021年2月进入火星环绕轨道,截至2025年11月,已经稳定运行超过4年,状态一直良好。它身上搭载的高分辨率相机,能在距离火星表面330千米至350千米的高度拍摄,分辨率达到亚米级,能清晰捕捉到火星表面的环形坑、山脊、沙丘等地貌特征。
除了拍摄火星照片,它还能开展火星全球遥感探测,获取火星形貌、地质结构、大气环境等科学数据,甚至还成功观测过星际天体——阿特拉斯,成为目前观测该天体距离最近的探测器之一。
这里还要强调一点,我国的火星探测,这还是第一次,能取得这样的成绩,已经非常了不起了。
要知道,火星探测的难度极大,全世界只有少数几个国家能实现火星着陆和巡视探测,而我国第一次探火,就实现了“绕、着、巡”三大目标,祝融号超期工作,天问一号稳定运行5年,这些都充分体现了我国航天技术的硬实力。
不管是祝融号的超期坚守,还是天问一号的持续发力,都是我国探火事业的重大成就,这是我国第一次探火,就能取得这样的成绩,值得每一个中国人骄傲。未来,我国还会开展更多的火星探测任务,相信我们会揭开更多火星的奥秘,在探火路上走得更远、更稳。
参考资料:
天问一号:火星科学探索的新突破 | 科学世界·星际征途——科学世界