祝融號火星車已經降落到了火星上,接下來將開始火星巡視探測工作,不過據天問一號火星探測任務總設計師張榮橋講,這臺火星車的設計壽命大概是90個火星日,換算成地球日就是92天,也就是三個月左右,那很多朋友都沒有想到祝融號火星車的設計時間居然只有這麼短,心想天問一號趕往火星的過程就用了7個月,後來又圍繞火星運行了三個月,從其發射之日起到現在已經10個月了,到現在終於來到了火星的表面,然而它的設計壽命只有三個月,這情況難免讓人覺得祝融號火星車在使用壽命上“不給力”。
祝融號火星車
再比如美國的勇氣號、機遇號、好奇號、洞察號等火星車,在火星上使用的時間都比較長,有些甚至已經長達十多年,為什麼這些美國探測器使用的時間都這麼長,而我國祝融號火星車的設計壽命只有三個月呢?
如果有這樣的疑問的話,其實說明了兩個問題,一是對美國的火星車不夠了解,一是對我國祝融號火星車進行了武斷的判斷。因為其實美國的多數火星車的設計壽命也是隻有三個月,而我國祝融號火星車的設計壽命三個月和它們其實是一樣的,其實設計壽命三個月和實際使用壽命並不一致,而是很可能會大大延長。
毅力號火星車
迄今為止,美國已經在火星的表面發射了多輛火星車,有兩個使用太陽能帆板的火星車其設計壽命基本都是三個月,但實際都使用了5年以上,有些甚至一直使用了10多年。所以其設計壽命三個月和實際使用壽命是不同的,我們不能只憑借其設計壽命,就認為它的使用壽命就那麼長,下面我們來看看美國火星車在實際使用時間方面的表現。
洞察號火星車
美國發射到火星表面的第一輛火星車是1997年發射“火星探路者”探測器上搭載的“索傑納”火星車,重量只有10公斤,設計壽命僅有7天,但是它在火星上工作了三個多月,使用時長遠超了其設計壽命。
索傑納火星車
2003年時美國宇航局發射了勇氣號和機遇號兩臺火星車,2004年1月來到火星上,這兩臺火星車如同雙胞胎,大小式樣幾乎都一樣,它們的設計壽命都是隻有三個月,電能來源也都是依靠太陽能帆板,這都和我國的祝融號火星車是一樣的。其中勇氣號重量為174公斤,2004年1月開始工作後,一直工作到了2011年4月,在火星上工作了7年多的時間。
勇氣號火星車
而機遇號的重量約180公斤,開始工作的時間同樣是2004年1月,但是它在火星上工作的時間更長,一直工作到了2019年11月才被美國宇航局宣佈結束使用,其在火星上連續工作了近16年。
我國的祝融號火星車的形制和勇氣與機遇號很相似,它的重量為240公斤左右,電能來源使用的也是太陽能帆板,其設計壽命也是三個月,但如果將其對照美國的勇氣號和機遇號火星車,那麼它實際使用時間是要遠遠超過三個月的,使用個幾年或十幾年都是沒問題的。
走下著陸器的祝融號火星車模擬圖
所以,火星車的使用不能光看它的設計壽命,還要看它的實際使用中的表現,實際上我國的嫦娥四號月球探測器上攜帶的玉兔二號月球車設計使用壽命也是三個月,它於2019年1月3日到達月球表面並開始工作,直到今天仍然處於執行狀態中,所以它已經工作了兩年零5個月,時間已經是其設計壽命的9倍多,早已成為史上工作時間最長的月球車,但看它目前的狀態還可以繼續長時間工作下去,還無法預期它的實際使用壽命。
玉兔二號月球車
但是太陽能帆板電池的使用年限理論上不如核電池,所以目前來看工作時間最長的探測器還是裝有核電池的探測器,美國的旅行者1號和2號深空探測器至今已經工作了44年,正是由於它們攜帶的是核電池,至今仍然能發回訊號,有科學家認為這兩臺探測器的核電池至少能支援它們工作到2025年,最晚甚至能到2040年,都說明有核電池能支援的工作年限更長。
旅行者號探測器模擬圖
在火星探測上,美國好奇號火星車使用的就是核電池,發射於2011年,至今仍在火星上工作,2021年2月到達火星的毅力號火星車使用的也是核電池,它們的實際使用年限理論上更長。
好奇號火星車
不過核電池的價格很貴,據說安裝在毅力號火星車上的那塊核電池價格高達3000萬美元,可能不少朋友驚歎這種電池的價格之高,但更鬱悶的是核電池還不是有錢就能買的,目前世界上只有美俄兩國在核電池生產上有比較成熟的技術,我國的航天器或探測器要使用國產核電池,還需要在相關生產技術上有所突破,因此可能還需要一定時間的等待。
中間小拖車上方的是核電池
參考資料:
《瀟湘晨報》5月15日文章《國外火星車能待十幾年,為什麼我國火星車只有90天?總設計師:這是最合理的安排》