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祝融號:我在火星的100天與1000米

  

  著巡合影 國家太空局供圖

  火星巖石和塵土國家太空局供圖

  降落傘與背罩國家太空局供圖

  祝融號行駛路線圖(截止到8月15日)

  北京太空飛行控制中心供圖

  嗨,大家好,我是祝融號,天問一號的火星車。迄今為止,我已經在火星度過了100個火星日。火星和地球也有「時差」,火星的一晝夜約為24小時37分鐘,所以我的一天比你們要長那麼一點。

  在火星的100個日日夜夜裡,我見到過地球上不曾見過的壯美景色,也享受著空無一人的孤獨寂寞。裸露出地表的火星巖石透出神秘的灰藍色光澤,遠處的沙丘和撞擊坑若隱若現,微風夾雜著火星塵土輕拂過我的身體,一切對我來說都是那樣新奇又熟悉。而這段充滿未知與挑戰的旅程,還要從100天前的那個早上開始講起。

  著陸 平安抵達火星烏托邦

  2021年5月15日凌晨,已經在火星上空環繞盤旋了3個月的我終於要開始降落。

  凌晨4點,我離開帶我來到這裡的環繞器,隨登陸平臺一起向火星表面飛速駛去。大約在125公里的高度,我們開始進入火星大氣層。稀薄的火星大氣中,登陸平臺的速度達到約3馬赫,它一邊高速飛行,一邊調整著姿態,尋找合適的降落角度。但如果以這個速度著陸,等待我們的只有粉身碎骨。隨後,降落傘打開,登陸平臺的速度逐漸降到2馬赫,大底被拋掉,著陸平臺伸出它蜷縮了近10個月的著陸腿,測距測速敏感器此時也開始工作,為著陸做準備。

  距離火星表面還有1.5千米時,一路保護著我們、像龜甲一樣的背罩連帶著降落傘被拋掉。與此同時,主發動機打開,強大的反作用力使我們的速度逐漸降低,光學成像敏感器開始對下方進行成像。在距離火星表面還剩100米的時候,著陸平臺懸浮在空中,對腳下的地表進行激光三維成像,選擇最佳的著陸位置。位置確定後,著陸平臺在主發動機的精妙控制下開始緩緩下降。終於,隨著一團塵埃被氣流濺起,著陸平臺的4隻腿穩穩落在了火星烏托邦平原。火星終於迎來了它的第一位中國客人。

  著陸後的我環顧烏托邦平原,這是火星最大的平原,放眼望去,滿是延伸到天邊的紅褐色,零零散散的巖石、沙丘,撞擊坑錯落其間,靜靜地等待著訪客降臨。平坦、廣闊的烏托邦平原是「外星」訪客造訪火星的最佳落腳點之一,負4000米的海拔給了著陸器足夠的降落時間,平緩的地形也大大降低了我的行駛難度。此前,我的美國「同行」維京2號也曾降落在這裡,但目前我還沒有看到它。科學家認為,烏托邦平原可能曾是火星古海洋與陸地的交界面,有極大的探索價值。無論如何,我終於平安抵達,前方是無盡的未知等待著我去發現。

  旅程 有驚無險地走過了1000米

  5月22日,隨著一陣略顯嘈雜的電流聲,我的驅動機構開始加電,我從著陸平臺坡道緩緩向下,駛向火星表面。很快,4個車輪完全著地,我平穩站立在了火星表面。

  該怎樣向你們描述火星土壤的質感呢?由於火星表面巖石密布,多年的侵蝕導致火星表層土壤堅硬、裡層土壤松軟,可以說是「外焦裡嫩」。但這種土壤構成也使我的車輪更易陷入其中。當然,我早有準備,通過配備的主動懸架構型的變化,我可以進行「抬輪」和蠕動,使我在下陷後能夠脫困,這在地球上已成功試驗過無數次。

  出發前的儀式感當然不能少。開始長途跋涉前,我與著陸平臺合了一張影。雖然我沒辦法用自拍桿,但我帶了一個「三腳架」——WiFi分離相機。我把它投放到指定位置後,迅速跑到著陸平臺旁邊,「1、2、3,咔嚓」,正面、側面都拍了幾張,然後我就要和我的朋友告別,獨自啟程。

  來不及仔細欣賞火星風景,我便一路向南駛去。行駛途中,導航地形相機每日對沿途地貌進行成像。地面飛控人員則會依據每日獲取的導航地形圖像,對我進行視覺定位和移動路徑規劃,幫助我安全穿越各種地形。但一段旅程最美的往往不是目的地,而是沿途的風景。當路過感興趣的科學探測目標時,我會停下利用物質成分探測儀和多光譜相機等科學載荷對其開展詳細探測。

  7月12日那天,我在路上遇到了一路保護我的背罩,它的身後還背著那大大的降落傘。我用導航地形相機給背罩和降落傘組合體拍了照,這是我第一次以旁觀者的角度完整地看到它們。經過氣動燒蝕後的背罩依然結構完整,像龜甲一樣翻傾在地上,身後的降落傘宛若一襲白色長裙拖在火星表面,優雅而又堅韌,感謝它們送我來到這裡。

  告別它們後,等待我的是一場真正的探險之旅——穿越一片密布石塊、撞擊坑、沙丘的龐雜地帶。你們不必為我擔心,地面工作人員會仔細規劃,幫助我小心避開危險。到現在,我已經走過了1000米的路程,我有信心,接下來依然會一切順利。

  收獲 已取得超過10GB的數據

  這次天問一號要一次性實現「繞、落、巡」三大任務,來火星一趟不容易,必須要好好利用這個機會。為了不虛此行,我隨身帶了6種科學載荷。我的桅桿上有導航地形相機和多光譜相機,用來感知火星表面的地形地貌特征以及礦物類型;桅桿下面則是磁場探測儀和氣象測量儀,可以獲取火星磁場與氣象數據;還有次表層探測雷達,可以在行駛過程中探測行駛路線下的地表淺層結構;物質成分探測儀則可以識別火星表面的元素分布。

  到目前為止,我隨身攜帶的6臺科學儀器已經取得了超10GB的數據,如果再加上我的環繞器兄弟搜集的數據,我們已經積累了超過420GB數據。就像手機中占用記憶體空間最多的總是相冊一樣,我的數據中大部分也是圖像、視訊。但好在我的「網速」還可以,環繞器在我的頭頂兢兢業業地進行數據傳輸中繼,雖然1M/S的下傳速度暫時比不上5G,20多分鐘的時延也有點長,但上網沖浪,發個朋友圈已經足夠,相信我發的圖片你們都已經看到了。

  這次來了以後才發現,火星上的天氣並不總是那樣糟糕。或許是天公作美,我還沒有遇到可怕的火星沙塵暴。但因為離太陽太遠,能接收到的太陽能只有地球的40%,加之稀薄的火星大氣也缺少地球大氣「被子」般的保溫作用,著陸區白天的氣溫也只有零下20攝氏度到零下10攝氏度。不過好在風速不大,著陸區風速大約每秒2—8米,是地球上再舒適不過的微風。對於我這個戶外工作者來說已經足夠幸運。

  未來 延遲「退休」繼續服役

  我的設計壽命是90天,理論上來講,我的工作時間已經結束,但現在我已經工作了百餘天。既定任務已全部圓滿完成,但或許是我的表現實在太好讓他們舍不得我,加之火星的好天氣格外給力,看樣子我的退休時間要無限延後了。

  但接下來,因為日凌的影響,我可能先要放個長假。9月份,太陽將運行至地球和火星的中間,屆時火星將徹底躲在太陽的身後,對地球避而不見。到那時,我和地球間所有的通訊都將中斷。按照早已設計好的預案,我將暫停一切科學工作,僅保留維持生命運轉的設備,進行定時查體,自動排障,正大光亮地休息一個月,等待日凌過去。

  等日凌結束後,我還要繼續「加班」,進行計劃外可能的拓展探索和極限測試,好為以後的深空探測積累經驗。而一直為我中繼數據的環繞器也將轉入遙感軌道,在繼續承擔中繼作用的同時,還將擔負起對火星全球進行遙感探測的任務。相信我們倆會繼續共同努力,利用有限的時間,獲得更多的成果,希望有一天能夠回答「遂古之初,誰傳道之?上下未形,何由考之?」的天問。

  最後我想說,雖然火星的風景無與倫比,但我還是很想念地球老家和那裡的你們。

  火星車為何不能日行千里

  國際宇航聯合會空間運輸委員會副主席楊宇光曾表示,雖然祝融號的最大時速可達200米,但在實際工作中,必須將火星車的行駛速度放緩。

  首先,火星車的速度受到車體可獲得的能源動力的限制。以祝融號為例,它的主要動力能源為太陽能。地球距離太陽約1.5億公里,可接收到的太陽光輻射約每平方米1353瓦,而火星距離太陽約2.5億公里,到達火星表面的太陽光輻射遠弱於到達地球表面的太陽光輻射。因而在火星車行進的過程中,為了確保設備能夠擁有足夠的供能以維系正常運作,車體的速度不能太快。

  其次,放緩速度有利於預留出足夠時間以供火星車在遇到緊急情況時進行自主處理。火星車前安裝有前景相機,前景相機能將火星車周圍的地貌傳回地面控制中心,但由於火星距離地球非常遙遠,火星與地球之間的通訊延遲可達20多分鐘,這就使得一些突發情況的資訊無法被及時地傳回地面。因此火星車必須先進行自主處理,較快的行進速度不利於它對於緊急情況的自主處理。

  來源:科技日報

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