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巡視 中國火神踏上火星！祝融號火星車著陸火星十大問題詳解( 三 )


火星表面空氣極其稀薄，保溫效應有限，直接導致晝夜溫差過大，白天可達20攝氏度、夜晚卻能低于零下100攝氏度，這對于不少儀器將是巨大挑戰。一方面，祝融號必須在夜晚“熄火”休眠；另一方面，它也采用了納米級氣凝膠和正十一烷集熱窗等溫控技術，確保安全無虞度過漫漫長夜。
問題六：祝融號怎么運動？
會動，是火星車的核心功能。
但火星上并不是一片“坦途”，隨機出現的尖銳砂石會輕易破壞火星車的動力系統，且這些傷害會逐漸累積，對火星車造成巨大威脅。例如“勇氣號”火星車2009年陷入沙坑，導致輪子出現故障，無法轉動，一直被困到任務結束。目前正在運轉的“好奇號”火星車，可能導致任務終止的最大風險之一就是逐漸殘破的輪子。
巡視 中國火神踏上火星！祝融號火星車著陸火星十大問題詳解
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【 巡視|中國火神踏上火星！祝融號火星車著陸火星十大問題詳解】△好奇號破損的輪子顯示出火星表面“路況復雜”（圖源：NASA）
祝融號的機身被設計成了可升降的主動懸架結構，能夠自由轉向，六個輪子均獨立驅動，多輪懸空的條件下依然能自由移動。在極端地形中，祝融號還能重新設計輪子驅動方案以實現“蠕動”、“蟹行”和“踮腳”等復雜機械操作，成為一輛不折不扣的“火星六驅越野車”，以提高駕駛安全性，可以說這將成為祝融號在火星馳騁的 “風火輪”。
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△著陸火星后的祝融號藝術效果圖（圖源：國家航天局）
不過，祝融號的核心使命是科研，任何機動性能都不如“行車交規”重要。首先，嚴格限速，節約寶貴的太陽能。這個240千克的大家伙實際速度僅為厘米/秒級別，連烏龜都跑不過；其次，謹小慎微，“走一步，歇兩步”，經常停下來利用地形相機和避障相機等詳細“眼觀八方” ，確認安全再出發；再次，聚精會神。要么認真行駛，要么停車讓科學儀器開啟工作，聚精會神，絕不“邊走邊玩”；最后，真的發生緊急情況陷入困境后，航天人也會在地球實驗室利用火星車的“雙胞胎”備份還原真實火星駕駛場景，設計多種解決方案，幫助它脫困。
不存在絕對安全的車，只存在絕對安全的交規。“行車不規范，親人兩行淚”，即使在火星，祝融號也牢記交規。
問題七：祝融號怎么與地球通信？
地火距離對于通信是個巨大的挑戰，信號衰減情況隨著距離增加迅速提升。一方面，在地球上需要建立巨大的深空通信天線網，以盡可能捕捉來自天問一號的微弱信號；另一方面，天問一號的環繞器也要攜帶直徑達2.5米的高增益定向天線，盡力提高通信能力，與地球保持穩定聯系。
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△服務于天問一號的天線之一：位于天津武清的70米口徑全可動天線，這是亞洲最大口徑同類天線，總面積比10個籃球場加一起還大（圖源：央視）
然而，祝融號是不可能像環繞器一樣攜帶巨大的天線并提供足夠能量供應的。同時，它還攜帶了6大核心科學儀器和工程相機等輔助系統，數據量巨大，對通信資源要求很高。祝融號還時刻跟隨火星自轉，與地球溝通極為困難。
因此，祝融號通過環繞器實現信號中繼。在正常運轉時將所有寶貴數據儲存起來，環繞器飛臨祝融號上空時，祝融號將信號上傳并接收新指令，全程由環繞器直連地球。
問題八：祝融號能進行什么科研？
千言萬語不如一張圖，“拍照”是祝融號最核心的科學研究目標之一。例如，可拍攝火星高清廣角大圖的導航地形相機，能為我們帶來各種火星“華麗的荒涼”場景。通過多光譜相機，可以詳細分析地形、地貌和地質的具體情況，巖石土壤光譜數據也能助力科學家研究火星表面演化的歷史和未來。
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△工作狀態的火星車藝術效果圖（圖源：中國航天局）
表面成分探測儀也是個“黑科技”。微成像相機能將砂石放大到頭發絲般粗細的微米級，激光誘導擊穿光譜儀更能在數米外用激光把巖石成分燒蝕成等離子體，同時利用有“遠程顯微鏡”之稱的短波紅外光譜顯微成像儀進行分析，大幅增加了祝融號的科研范圍和能力。這一幕，像不像科幻電影中外星人降臨利用激光武器“毀天滅地”的場景？
此外，通過次表層探測雷達，我們能利用“火眼金睛”一探火星土壤和淺層地下的結構，找尋那里暗含的奧秘；火星沒有全球覆蓋的穩定磁場，但表面卻存在支離破碎的偶極磁場，暗含著火星歷史演化的痕跡，這些需要表面磁場探測儀大展身手；而氣象測量儀，則能為祝融提供各種氣象條件，讓我們了解這顆神秘行星的“呼吸脈絡”。

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