我国首次火星探测任务于2021年5月15日成功实现火星着陆 ， 截至8月15日 ， “祝融号”火星车在火星表面运行90个火星日 (约92个地球日) ， 累计行驶889米， 所有科学载荷开机探测 ， 共获取约10GB原始数据， “祝融号”火星车圆满完成既定巡视探测任务 。 当前 ， 火星车状态良好、步履稳健、能源充足 ， 后续将继续向乌托邦平原南部的古海陆交界地带行驶 ， 实施拓展任务 。
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在巡视探测期间 ， “祝融号”火星车按照“七日一周期 ， 一日一规划 ， 每日有探测”的高效探测模式运行 。 导航地形相机获取沿途地形地貌数据 ， 支持火星车路径规划和探测目标选择 ， 并用于开展形貌特征与地质构造研究；次表层探测雷达获取地表以下分层结构数据 ， 用于浅表层结构分析 ， 探寻可能存在的地下水冰；气象测量仪获取气温、气压、风速、风向等气象数据 ， 用于开展大气物理特征的研究；表面磁场探测仪获取局部磁场数据 ， 与环绕器磁强计配合 ， 探索火星磁场演变过程；表面成分探测仪、多光谱相机获取特定岩石、土壤等典型目标的光谱数据 ， 用于元素和矿物组成等分析研究 。
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火星车导航地形相机、表面成分探测仪、次表层探测雷达、气象测量仪、环绕器高分辨率相机、次表层探测雷达(甚低频模式)、离子与中性粒子分析仪等7台科学载荷获取的数据已经完成相关处理和质量验证工作 ， 并形成标准的数据产品 ， 中国月球与深空探测网日前已面向国内科学研究团队开放数据申请 ， 后续将以月为周期组批发布科学数据 。
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目前 ， 环绕器运行在中继通信轨道 ， 主要为火星车进行中继通信 。 2021年9月中旬至10月下旬 ， 火星、地球将运行至太阳的两侧 ， 且三者近乎处于一条直线 ， 即出现日凌现象 ， 由于受太阳电磁辐射干扰的影响 ， 器地通信将中断约50天 ， 环绕器和火星车将转入安全模式 ， 停止探测工作 。 日凌结束后 ， 环绕器将择机进入遥感使命轨道 ， 开展火星全球遥感探测 ， 获取火星形貌与地质结构、表面物质成分与土壤类型分布、大气电离层、火星空间环境等科学数据 ， 同时兼顾火星车拓展任务阶段的中继通信 。
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8月15日 ， “祝融号”火星车圆满完成3个月寿命期任务 。 作为航天界的天之骄子 ， “祝融号”火星车可谓集广大国民的万千宠爱于一身 。 喜爱它的同时 ， 不少人都非常好奇我国第一辆火星车为什么长这样？设计师们在进行外观设计之初究竟出于怎样的考虑？
据航天科技集团五院“祝融号”火星车总体主任设计师陈百超介绍 ， 与国外的火星车相比 ， 我国的火星车在外观设计上充分体现了中国智慧 ， 具有鲜明的特点和创新性 ， 主要表现在四个方面：
一是外形独特 ， 中国火星车采用仿生“蝴蝶”的设计 ， “身体”呈金色 ， “翅膀”为深蓝色 ， 具有更加鲜明的外观认同性；
二是外观复杂 ， 车体上方配置可展收的太阳翼、体装电池阵、集热窗 ， 下方布置车轮 ， 前方布置桅杆 ， 后方布置定向天线 ， 收拢时紧凑 ， 展开时舒展；
三是舱体式的结构方案 ， 电子学设备布置在舱内 ， 科学探测和通信类设备在舱外；
四是在火星车外表面的显著位置安装国旗 。
“这些设计不但能更好的适应任务需求 ， 同时 ， 还能够体现中国设计元素 ， 展示我国的航天科技实力” ， 陈百超说 。
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【加班|祝融号：既定探测任务已完成，我要开始“加班”了！】“祝融号”火星车的外观设计不仅在国内为首创 ， 在国际上也无近似设计 ， 像美国的三代火星车：“索杰纳”“机遇号”“勇气号”“好奇号” ， 在外观上都与我国的“祝融号”存在明显区别 。
作为火星车总体设计工作的重要组成部分 ， 外观设计的优劣直接影响火星车总体性能参数、研制流程、研制费用和研制进度 。 “因此 ， 火星车在研制之初 ， 其外观设计就秉承具有中国特色的理念 ， 一方面继承了我国航天器设计的成熟经验并参考了国外的先进设计思想 ， 另一方面融合了源远流长的中华文化 ， 进行了创新设计” ， 航天科技集团五院“天问一号”探测器副总设计师贾阳介绍说 。
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“祝融号”火星车的外观设计是我国首个能够进行类地行星移动和就位探测的航天器外观设计 。 按照任务需求 ， 其设计要点首先要满足功能要求 ， 即通过科学的构型设计形成满足功能性能要求的外形；其次 ， 要体现中国元素 ， 展现具有中国特色的科技实力 ， 体现我国创新与工业设计水平 ， 成为展示中华文化的载体 。 “为了实现这一初衷 ， 我们在外观设计时明确了设计思路：一是可实现平稳移动；二是可提供承载保障功能 ， 满足科学探测需求；三是系统美观优化 ， 有中国特色 ， 寓意表达充分 ， 有展示效果” ， 贾阳副总设计师说 。
根据这一思路 ， 火星车外表面以金色作为背景 ， 外观设计呈现鲜明特点 。
“祖国在我心中”
“国家利益至上的家国情怀是中国优秀传统文化的内涵之一 ， 也是中华民族屹立世界五千年依然生机勃勃的源泉 ， 研制团队在进行火星车外观设计时 ， 不断充实和延伸家国情怀的内涵” ， 航天科技集团五院火星车总装设计师张旺军介绍 。 为了充分体现这一设计思想 ， 火星车外观以中国国旗为心 ， 展现中国设计元素 ， 突出国旗的重要性 。
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国旗作为展示中国制造的标志性特征 ， 布置在火星车车头左侧 。 “火星车在火面工作时 ， 国旗正位于相当于人体心脏的位置 ， 体现了祖国在我心中的寓意 。 同时 ， 这个设计也充分表达了我们设计师团队用成功报效祖国的初衷、决心和信心 。 ”张旺军说 。
天圆地方 四平八稳
以中华文化为根 。 从整体来看 ， 火星车收拢状态下 ， 下方上圆 ， 圆代表通天 ， 方代表达地 ， 正好契合了火星车五大有效载荷的任务使命；再进一步 ， 舱体为长方形 ， 顶板为近八边形 ， 是中国人“四平八稳”美好祈愿的体现；火星车展开状态下 ， 呈现“蝴蝶”的外形 ， 是源于对中国最古老的一种飞行器风筝的借鉴 ， 而“蝴蝶”风筝又是众多风筝外形中最具有代表性的一种 。
在火星车详细设计过程中 ， 始终绷在设计师大脑中的一根弦就是让中国首辆火星车 ， 更好肩负文化传承的使命 ， 最具代表性的当属车轮花纹中浮雕的“中”字和桅杆云台上的“火”字 。
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说到“中”字 ， 它是世界中华儿女自我认同和血液流淌的汉字 ， 将它刻在火星表面 ， 不仅能提升国人的凝聚力 ， 还能增强全球华人的自豪感 ， 因此就在车轮上设计了浮雕的“中”字（阳） 。 车轮驶过 ， 轮痕上就能留下清晰的“中”字（阴） ， 这不仅将“中”字永久的刻在火星表面 ， 还可以通过相邻两个“中”字的距离和位置的测量 ， 测定火星车移动滑移率等关键参数 。
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说到“火”字 ， 因为火星距离太阳较地球更远 ， 虽然是类地行星 ， 但温度比地球偏低很多 ， 最低温可达零下130℃ ， 对火星车是个极大的考验 ， 按照“五行”来说 ， 缺火 ， 因此在桅杆云台中部篆刻（九叠篆）一副红色的“火”字 ， 不仅调和了桅杆云台单调的颜色 ， 还表达了一种对火星车能安全度过每一个火星夜晚的祝福和期待 ， 更是对中国古老篆刻文化的继承 。
正是以厚重广博的文化作为根本 ， 才铸就了火星车的稳健 。
刚柔有度 分合有理
以中华智慧为本 。 在火星车设计中 ， 各种复杂问题不断涌现 ， 最具代表性的当属能量难题和低温难题 。 为解决能量难题 ， 在布置五组太阳电池阵依然无法解决的前提下 ， 提出集热窗方案 。 集热窗主结构包括钢丝和薄膜 ， 尽显结构之柔 ， 却能经受发射和着陆的载荷 ， 还能承受火星表面的风沙甚至沙尘暴 ， 展现的却是结构之刚 。 为解决低温难题 ， 方法之一就是减少漏热 ， 采用智慧连接方式 ， 尽显结构之柔 ， 但设备安装板却承载了火星车三分之一的重量 ， 展现的是结构之刚 。 以柔克刚 ， 刚柔相济 ， 火星车构型设计充满了中国智慧 。
此外 ， 把火星车主载荷的电子学部分布置在温度较适宜的舱内 ， 这是“分”的策略；舱内结构板布局空间不足 ， 直接把两台设备像“糖葫芦”一样串起来 ， 这是“合”的方法 。 刚柔有度 ， 分合有理 ， 在满足火星车功能需求的前提下 ， 正是以深邃且无穷尽的中华智慧为本 ， 为火星车一个个难题提供了最好的解决方案 。
“中国的 ， 也是世界的”！以满足我国火星探测工程需求为原则 ， 以博大精深的中华文化为底蕴 ， “祝融号”火星车外观设计满满都是中国智慧 。
文/耿言 陈刚 庞丹 张旺军
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