着陆|“祝融号”火星车开始在火星表面巡视探测

据国家航天局消息 , 根据遥测数据判断 , 今天(22日)10时40分 , “祝融号”火星车已安全驶离着陆平台 , 到达火星表面 , 开始巡视探测 。 天问一号任务的科学目标是研究火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等 。

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探测器自去年7月23日发射以来 , 在地火转移飞行、环火轨道运行期间 , 环绕器配置的中分辨率相机、高分辨率相机、矿物光谱分析仪、磁强计等7台科学载荷陆续开机探测 , 获取科学数据 。 火面工作期间 , 火星车将按计划开展巡视区环境感知、火面移动和科学探测 , 通过配置的地形相机、多光谱相机、次表层探测雷达、表面成分探测仪等6台载荷 , 对巡视区开展详细探测 。 同时 , 环绕器将运行在中继轨道 , 为火星车巡视探测提供稳定的中继通信 , 兼顾开展环绕探测 。
拟工作3个月 后续环绕器将执行环火探测
按照火星探测任务的总体安排 , “祝融号”火星车将在火星表面进行约3个月的巡视探测工作 , 在此期间 , 天问一号环绕器将为火星车提供地火通信中继服务 , 后续还将继续对火星开展环绕探测 。
对于我国首次火星探测任务而言 , 由于此前对于火星的一手资料有限 , 所以当火星车成功着陆火星表面之后 , 并不是立即驶离着陆平台 , 而是需要首先对火星表面情况进行确认 , 在安全的前提下再下降到火星表面 。

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航天科技集团八院、天问一号探测器副总指挥 张玉花:为什么需要8天?是因为要把它(火星车)将来下来的前面要拍清楚 , 地面经过判断、规划没有困难了 , 没有这种风险了 , 安全了 , 因为我们现在着陆器上有一个导轨 , 这个导轨是可以往这个方向 , 也可以往这个方向的 , 我们就要判断哪个地方是最合适的 。
按照计划 , “祝融号”火星车将在火星表面进行约92个地球日的巡视探测任务 , 其间由环绕器承担中继通信任务 , 将“祝融号”获取的数据回传到地球 。 而在完成中继通信任务之后 , 环绕器将再次调整轨道进行火星环绕探测任务 。

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航天科技集团八院、天问一号探测器副总指挥 张玉花:三个月的中继任务完成以后 , 才是我们真正意义上的环绕火星探测 。 希望在一个火星年 , 能够对火星的这些地形地貌空间 , 还有它的次表层雷达的探测数据能够保证一个全覆盖 。 这样的话我们国家就有丰富的我们自己一手的火星资源数据 。
据了解 , 由于火星探测器在发射段的入轨精度很高 , 因此环绕器节省了一部分燃料 。 预计在环绕火星探测阶段 , 这些剩余的燃料能够为环绕器上所有科学载荷提供充足的能源支持 。
百种工况 全程模拟“祝融号”行走
今天 , “祝融号”火星车顺利走下着陆平台 , 开启了它的探火之旅 。 在此之前 , 科研人员搭建了一个和火星车着陆环境一模一样的试验场 , 来确保整个过程能够顺利实施 。 远在4亿公里之外的“祝融号”火星车按照什么指令来行走的?它行走的时候是什么样子?跟随采访人员的镜头去一探究竟 。
总台央视采访人员 李宁:在“祝融号”火星车正式登陆火星之前 , 在地面会做一项非常重要的试验 , 就是模拟火星车登陆的全过程 , 我们现在可以看到试验场里面结构验证件已经是准备就绪 , 马上模拟的火星车就将会走下这个平台 。

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工作人员介绍 , 这个试验场是根据火星车传回的位置照片 , 来真实模拟的 , 每一块石头 , 包括之间的位置关系 , 都是完全按照真实环境来布置的 。

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航天科技集团五院总装与环境工程部力学试验研发主管工程师 李栋:乌托邦平原它整体是比较平的 , 然后咱们着陆的位置也是比较理想 , 非常平 , 所以说大家看到现在整个着陆平台是在一个平坦的地面的状态 , 然后我们在前面放了一些石块 , 是根据实拍图像来模拟场地的它的实际环境 。 火星车它要进行拍摄图像 , 然后进行导航避障规划之类的 , 规划它的路线去行走 。
总台央视采访人员 李宁:在模拟火星车着陆的过程中 , 始终会有一根吊索来跟着它 , 其实这个也是在整个试验过程中非常重要的一个环节 。 它的作用是什么呢?

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航天科技集团五院总装与环境工程部、力学试验控制副主任工程师 王婉秋:这个就是我们的低重力环境模拟 , 它是一个很关键的试验设备 , 因为在火星上它的重力是地球的3/8 , 所以在地面上做试验的时候 , 我们一定要去补偿它部分的重力 。 虽然你看起来它很简单 , 感觉像是一个吊车 , 然后就是一根索掉下来 , 但实际上它承担了一个非常重要的任务 , 并且技术非常复杂 。
【着陆|“祝融号”火星车开始在火星表面巡视探测】工作人员介绍 , 在试验场 , 除了模拟火星的环境、地形、低重力之外 , 对火星上的太阳光照度、光线反射角度等等也都进行了还原 , 对火星车可能遇到的各种情况也都进行了模拟试验 。

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航天科技集团五院天问一号探测器系统副总设计师 贾阳:主要是两个方面 , 一个是平台倾斜的角度 , 包括类似于俯仰、类似于滚动 , 这是不同的方向 。 还有一个就是在梯子伸完了之后 , 在梯子口这会不会有石块或者是有陨石坑 , 这也是一个维度 。
然后坡道的一个角度 , 最狠的时候能到35度的样子 , 现在可能就是20 。 比恶劣的工况 , 我们应该是在这做了几十次 , 今天模拟的是天上的 , 相对来讲 , 看得比较温和的一种在工况的状态 。
总台央视采访人员 李宁:这个验证件是跟“祝融号”火星车同等大小同等重量所携带的装备也全都是一模一样的 。 现在我们可以看到“祝融号”火星车的验证件已经开始缓缓地走下着陆平台 , 非常平稳 。

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425秒 , 火星车完全驶离着陆平台 , 六个轮子全部着地 , 验证成功 。
航天科技集团五院天问一号探测器系统副总设计师 贾阳:然后我们就把指令送到天上去 。 一样的指令 , 走的时间、控制的模式、轮子的速度都是按照指令速度来 。
更聪明的火星车 实现自主休眠唤醒
在执行探测任务遇到沙尘、低温等极端自然天气时 , “祝融号”火星车便会进入休眠状态 。 当天气好转 , 火星车便会苏醒 , 继续执行探测任务 。 那么 , “祝融号”火星车是如何判定休眠时间的?又是根据什么数据将自己主动唤醒呢?
不同于月球 , 火星上有大气 , 当大气运动引起的巨大沙尘暴让火星车受到沙尘的遮盖时 , 接收到的太阳光能量急剧下降 , 这时就必须为火星车设计一个“休眠”模式 , 耐心等待沙尘暴过去 。 其次 , 火星上有明显的四季变化 , 当进入火星深秋后 , 光照强度会持续减弱 , 而火星太阳辐照强度仅为月球表面的20% , 这时 , 火星车需要进入长期的“冬眠” , 直至第二年的春季到来 。

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航天科技集团八院、天问一号探测器主管设计师 陈达兴:整个的火星气候都不一样 , 导致它的输出功率和它的温度都是不可控的 。 火星自主休眠 , 这种休眠主要是根据蓄电池的容量 , 蓄电池的容量如果是比较低的情况下 , 考虑到可能会过放电 , 然后将它休眠 。
火星与地球的最远距离达4亿公里 , 传达一次指令单程最少需要15分钟 。 再加上无法预料的天气 , 这就意味着火星车需要更强大的自主唤醒能力 。

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航天科技集团八院、天问一号探测器主管设计师 陈达兴:休眠之后的话它要唤醒 , 怎么样才能唤醒它 , 它有两个条件 。 一个条件就是我的探测输出功率来达到我设定的功率 。 第二个条件是温度 , 蓄电池的温度比较低的话 , 是不让它唤醒的 。 我们在蓄电池上放置了温度继电器 , 到了一定温度 , 温度计自主闭合 , 闭合之后 , 再到输出功率两个条件同时满足的情况下才能自主唤醒 。

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