不如美國?祝融號火星車在冬眠,為何美國毅力號還在工作

美國火星車在火星上發現人造垃圾!在著陸的第499個火星日,美國宇航局的毅力號火星車疑似發現了自己著陸時留下的垃圾。

不如美國?祝融號火星車在冬眠,為何美國毅力號還在工作

昨天在介紹這條新聞的時候,很多朋友問我:為什麼聽不到我國祝融號火星車的訊息了?

答案很簡單,目前祝融號火星車所在的火星北半球,已經進入到了冬季。尤其是在21日的時候,它在火星過了一次“冬至”,也就是太陽直射點到達火星的“南迴歸線”。

火星上的環境本來就比地球惡劣,尤其是到了冬季,氣候更加可怕。尤其大氣層稀薄,無法儲存太多熱量,再加上離太陽比較遠,火星表面的溫度一直很低。火星全年的平均溫度只有-55℃,冬天的時候,最低溫度甚至會降到-140℃!

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不僅是溫度的問題,隨著冬季的到來,北半球每天的光照也越來越少,這對祝融號的能量來源是一個巨大的限制。所以,綜合各方面因素,冬眠對於祝融號火星車來說是一個必須的選擇。當它的能源降低到一定範圍時,就會自主進入休眠模式,等到天氣轉暖再復甦過來。

我們知道,火星的自轉軸傾角是25.19°,和地球的23.44°基本一致,所以火星上的季節變化規律和地球也是差不多的。只不過火星的公轉週期是687個地球日,接近地球上2年的時間,所以火星上的每一個季節都比地球長一倍左右,也就是持續將近半年的時間。

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不過,這只是理論上的資料。我們知道,行星的公轉軌道是橢圓形的,並且在近日點附近執行速度要比遠日點快。祝融號火星車所處的火星北半球進入冬季時,火星恰好是處於近日點附近的,執行速度比較快。所以北半球的冬季一般只持續4個月左右,要比火星南半球短一些,這也意味著祝融號可以少“冬眠”一段時間。

少,也不等於沒有,隨著火星溫度的降低,太陽直射點不斷南移,祝融號火星車還是不得不進入休眠期。大約到了10月份的時候,它才能夠重新開始工作。

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但是我們也注意到,在我國的祝融號火星車冬眠的同時,美國宇航局的毅力號火星車卻還是熱火朝天地工作著,還在前幾天發現了火星上的人造垃圾。為什麼毅力號不需要冬眠呢?是祝融號的技術不如毅力號嗎?

答案是肯定的,毅力號火星車確實有自己的辦法度過寒冬。主要原因在於,美國用的電池和我們不一樣,我們用的是太陽能電池板,而毅力號已經用上核動力電池了。

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我們剛才說了,祝融號正是因為無法接收到足夠多的陽光,所以才不得不在火星冬天休眠的。而毅力號火星車的放射性同位素熱電發電機(MMRTG)攜帶了4.8公斤的鈽-238氧化物作為燃料,只需要正常衰變就能夠提供大約110瓦的電量,然後定期給火星車的兩個鋰電池充電即可。

另外,毅力號火星車所處的位置,緯度比祝融號也要稍微低一點。根據美國宇航局的資料,耶澤洛隕石坑的最低溫度是-120℉,也就是大約-84.4℃。他們對於這樣的環境也進行過測試,毅力號能夠適應這個溫度,所以能夠繼續工作。

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這不是說我國沒有核動力電池,其實我國也有自主研究核動力電池,並且嫦娥四號也配備了核動力電池。但對於祝融號火星車來說,確實沒有必要。以美國的MMRTG為例,其質量大約是45公斤,而祝融號火星車本身才只有240公斤,如果用核動力電池,就不得不放棄許多科學載荷。

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也就是說,祝融號不用核動力電池,和我們的火箭的運載能力也有關。而且,畢竟是第一次火星任務,我們還是要求穩的,先保證祝融號能夠順利執行,以後再考慮核動力電池的問題也不晚。

總之,由於沒有核動力電池,祝融號不得不在火星的寒冬中休眠。

這也不是祝融號火星車第一次和地面“失聯”了,在去年9月的時候,由於日凌干擾的現象,祝融號就曾經有一個月的時間沒有和地球進行聯絡。

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所謂的日凌干擾,就是火星執行到地球和太陽的另一側,祝融號的資訊無法穿越巨大的太陽傳遞到地球。相比之下,美國的毅力號大約只用了半個月的時間就重新和地球取得了聯絡。這也是美國的先天優勢,他們在火星有更多軌道器來作為中繼衛星傳遞訊號。

總結起來就是:沒錯,祝融號火星車在很多方面確實還是趕不上毅力號的。這也可以理解,也沒有什麼丟人的。畢竟這只是我國第一輛火星車,不可能一下子就超越美國,而且和美國最早的火星車以及美國火星探測專案的進展速度相比,祝融號都已經有大幅提升了。

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儘管我國近些年來在航天領域取得了一次又一次的突破,發展速度令全世界震驚,但畢竟我們起步還是比較晚的,很多技術和美國之間還是存在差距的,不可能一下子就超越美國。我們已經知道盲目地“超英趕美”是什麼樣的結果了,認清現實、腳踏實地才是最好的發展模式。

雖然美國宇航局局長一再提出對我國航天技術超越美國的擔憂,但人家也是懂得“未雨綢繆”、提前準備的,而不是等到我國真的和他們並駕齊驅了才想起來擔心。如果真到了那個時候,估計他們也就沒心思擔憂,轉而找我們合作了。

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總之,憑藉著我國航天人穩紮穩打的科研態度和敢打敢拼的科研精神,相信我國航天事業真的能夠在未來追上美國,而且這樣的未來或許不會太遠。

別的不說,就單純地說火星專案:美國毅力號火星車目前在火星表面取樣,預計在2033年會有另一艘航天器去把這些樣品取回來。相比之下,我國有望在2030年之前,就利用天問三號任務直接取樣,並在2031年帶回地球!

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中國航天人,厲害了!祝中國航天事業一切順利,期待著我們把火星樣本帶回地球的那一天!

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