“祝融号”为何比“玉兔二号”走得快?专家回应

“天问一号”火星探测任务又有新进展了,来自国家航天局的消息:
国家航天局发布了正在火星执行任务的“祝融号”的最新照片。照片中,“祝融号”火星车正在越过石块,这张照片是由火星车尾部的后避障相机所拍摄。目前,“祝融号”火星车正在穿越石块、撞击坑、沙丘分布密集的复杂地形地带。截至目前,“祝融号”火星车已在火星表面工作82个火星日,累计行驶里程808米。环绕器在轨运行379天,各系统工况正常。
“祝融号”为何比“玉兔二号”走得快?
“祝融号”火星车目前已经行走超过800米,那它每天在火星上行走的距离和速度都由谁控制?之前很多人也有一些疑问,“祝融号”到达火星才82个火星日,为什么它的行驶距离要比2019年到达月球的“玉兔二号”月球车还走得更远呢?戳视频,听听专家怎么说:
首先,火星与月球环境有很大的区别。一个月当中,月球有一半的时间是夜晚。遇到月夜,温度会降到零下100多摄氏度,“玉兔二号”就会进入“休眠”模式。而火星的乌托邦平原,环境就好多了。 
中国首次火星探测任务地面应用系统总设计师 刘建军:首先是时间问题,因为月球表面的极端天气,在月夜的时候(玉兔二号)它必须要休眠。白天的时候太阳直射的温度也很高,我们叫月午,也会影响月球车的行驶。所以白天也有一半的时间,(玉兔二号)以最低功耗睡午觉。而在火星上我们的昼夜变化跟地球差不多,24小时40分钟左右,所以它(火星车)每天都可以工作。
不同的自然环境是导致两台探测器工作产生极大差异的原因之一,而另一个原因就是距离。火星到地球的距离是月球的1000倍,相比“玉兔二号”,火星车在信息的交互上存在很高的延时。如果以光速计算,我们站在地球上喊句话,大概1秒后月球就可以收到。而火星最远的时候延迟可达到约23分钟。此外,还有对月球车和火星车操作策略的不同。 
中国首次火星探测任务工程副总设计师 李春来:“玉兔二号”我们现在的操作基本上就是交互操作的一个方式在行走,我没有放手让它自主行走。而火星车其实我们两种方式都有,第一段的时候我们是把它规划好了,地面注入指令让它走。走大概十几米以后,后面的话是它自己获得数据,然后自己去规划路线,相当于自己走,所以我们就大大地提高它行走的效率。 
“祝融号”6台科学仪器,各司其职
在目前的阶段,我国首次火星探测任务主要以“祝融号”火星车巡视探测为主。火星车上有6台科学仪器,主要用于探测火星局部区域详细的地质情况和火星基本的物理特征。
“祝融号”火星车目前主要是两种不同的行走方式,地面导引,下达指令行走10米,之后火星车进行自主导航行走10米。在行进过程中,火星车不仅要拍照并对路径做规划,还需要对火星进行科学探测。
中国首次火星探测任务地面应用系统总设计师 刘建军:首先需要在火星表面去看一看周围感知一下。上面这两台导航地形相机,它是用来测量咱们周围的地形,然后把影像数据图像传回地面,地面做一个规划。在科学探测之前,我们要利用它这两台相机去测量周围的地形,我们的被测对象是什么?
火星车每前进100米或工作一周时,会到指定的科学探测点,进行地面专家指定的一项科学的探测。“祝融号”头顶上携带的两台导航地形相机在拍摄照片的同时,可以帮助火星车规划路线。同时它还携带了光谱相机、气象测量仪、表面成分探测仪、雷达和磁场探测仪等6种科学探测仪器,可对火星环境、物质进行多种多样的勘探。 
中国首次火星探测任务地面应用系统总设计师 刘建军:“火”字下面有一个多光谱相机,它是用来测科学探测对象的多个波段的图像,来了解比如说石块是什么样的类型。 
国旗上面的可以转动的反射镜,是(火星)表面成分探测仪,通过激光打到石头上,这个石头就会被气化,用我们的光谱仪去观测它,然后得到它的光谱就可以反演它的元素。 
分析出火星表面物质元素的同时,火星车携带的雷达、磁场探测仪等科学仪器,可针对火星地下浅层结构与磁场进行探查。 
中国首次火星探测任务地面应用系统总设计师 刘建军:全极化的雷达,那么它主要是在火星车行进的过程中,测我们火星地底下的分层结构是什么样的。如果我们幸运的话,它下面有水冰或者什么,那就是会有一个重大发现的。 
目前“祝融号”火星车已收集到地形、物质成分、磁场、气象等数据,针对这些数据,科学家还在开展相关的研究工作。
身兼多职的环绕器:中继通信+环绕探测
目前“祝融号”火星车正在火星表面展开科学探测,而它的另外一个小伙伴——环绕器,一直在它的头顶为它提供中继通信服务。在“祝融号”完成90个火星日的工作后,环绕器也将开启新任务。 
环绕器可谓是身兼多职,在现阶段它作为中继卫星,主要负责“祝融号”火星车数据的传递。此外,环绕器还携带了7种科学探测仪器,在未来全球遥感探测阶段将承担必不可少的重要任务。
中国首次火星探测任务地面应用系统总设计师 刘建军:环绕器上是7个科学仪器,有高分(辨率)相机,我们能够分辨出亚米级的火星表面的地物,还能构建立体,这个地方坡度有多大,地貌的一些形态特征,我们都可以准确地获得。
第二个相机是中分(辨率)相机,它的分辨率是在百米量级,能够进行全球的遥感探测,了解全球的形态特征。 
除了利用两台相机对火星进行全面遥感探测,环绕器还配备雷达、矿物光谱分析仪,可测出火星上矿物质与水的含量和分布情况。除此之外,还配备三台仪器负责空间环境相关的研究。 
中国首次火星探测任务地面应用系统总设计师 刘建军:我们希望能够对火星这样一个有变化的天体进行地形地貌和地质构造方面的研究,了解它的这些物质成分的一个分布和它的量有多少。看看这个火星地底下它的浅层是什么样的,以及下面的水冰分布。用轨道器可以了解整个火星的全局全貌。用火星车进行局部的精细探测,首次实现了全球的全局的探测加重点地区的详细探测这样两个一结合。 
火星探测科学目标正在一步步实现
我国首次火星探测任务共携带了13台科学探测设备,并设定了五大科学目标对火星展开探测。现在“祝融号”火星车已经在火星表面工作82个火星日了,“天问一号”首次火星探测任务五大科学目标正在一步步实现。
我国首次火星探测任务五大科学目标为:开展火星全球形貌与地质结构探测、物质成分探测、浅层结构与水分布探测、空间环境探测和火星物理场探测。这五大科学目标将由“祝融号”火星车和环绕器共同承担。
中国首次火星探测任务工程副总设计师 李春来:现在的第一个阶段主要以火星车的探测为主。火星车上有6个科学仪器。包括有照相机,有光谱仪,也有气象仪。我们希望能够研究(火星)一个局部的区域里面详细的地质情况,它的物质构成,还有它的环境,包括它的气温、气压,风速、风向,这样一些基本的物理特征是什么。 
按照计划,“祝融号”火星车在火星表面进行90个火星日的探测任务后,我国首次火星探测任务将转入全球遥感探测阶段。 
中国首次火星探测任务工程副总设计师 李春来:我们轨道器会转入一个全球的遥感探测的阶段,对于整个火星的表面和它的空间环境进行一个全方位的探测。目前的科学成果也应该说是正在积累中,也是我们中国人用自己的数据第一次感觉到了一个遥远的红色星球是什么样的质地,它是什么样的一个环境,是什么一个的样子。 
“天问一号”任务这一年
2020年7月23日12时41分,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射,标志着中国迈出了行星探测的第一步。这一年,“天问一号”都干了什么,在火星表面行驶的“祝融号”火星车都拍回了哪些精彩的影像呢?一起去了解下。
2020年7月23日,“天问一号”发射成功后,经历202天的飞行,走了4.75亿公里,于2021年2月10日进入环绕火星轨道,这也意味着“天问一号”成为我国第一颗人造火星卫星。 
今年5月15日,“天问一号”成功软着陆于火星乌托邦平原南部。7天后,“祝融号”火星车驶达火星表面,开始巡视探测。 
从着陆点向南部可能的古海陆交界方向行驶,这是最近“祝融号”公布的火星行驶路线图。 
从5月22日“祝融号”着陆火星到今天,它先后获取了“着陆点全景”图像、“地形地貌”照片、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图,向我们呈现了一个丰富多彩的火星。 
截至目前,“祝融号”火星车在火星表面工作82个火星日,环绕器正在环绕火星飞行,两器状态良好,各系统工况正常。两个月后,“天问一号”也将展开新任务,转入全球遥感探测阶段,为我们带来更全面的火星数据。

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