圍繞著咱們國(guó)家的火星車，有很多有意思的話題，咱們之前也探討過，但總是還有很多新的問題冒出來，汽車FPC廠今天再簡(jiǎn)單的聊一下。

  5月22日10時(shí)40分，“祝融號(hào)”火星車已安全駛離著陸平臺(tái)，到達(dá)火星表面，開始巡視探測(cè)。大家可能和汽車FPC廠一樣，最關(guān)心的就是它怎么充電啊？

“祝融號(hào)”火星車都有什么功能？

  火星車是在火星登陸并用于火星探測(cè)的可移動(dòng)探測(cè)器，是人類發(fā)射到火星表面并進(jìn)行巡視探測(cè)的一種“特殊車輛”。

  天問一號(hào)任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)是研究火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征、火星表面土壤特征與水冰分布、火星表面物質(zhì)組成、火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征、火星物理場(chǎng)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

“祝融號(hào)”火星車由結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、移動(dòng)、天線、熱控、供配電等10個(gè)分系統(tǒng)組成，具有四大主要功能：

1. 能夠承受整個(gè)任務(wù)過程中的力學(xué)、熱、輻射等空間環(huán)境；

2. 落火后火星車與進(jìn)入艙配合完成釋放、分離任務(wù)；

3. 在火晝時(shí)完成火面感知、探測(cè)、移動(dòng)等工作，在火夜時(shí)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；

4. 能夠適應(yīng)火面環(huán)境，具有自主休眠喚醒能力。

“祝融號(hào)”如何探測(cè)、通信和拍照？

5月15日，天問一號(hào)任務(wù)著陸巡視器成功軟著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)后，火星車建立了對(duì)地通信。

5月17日，環(huán)繞器實(shí)施第四次近火制動(dòng)，進(jìn)入中繼通信軌道，為火星車建立穩(wěn)定的中繼通信鏈路，陸續(xù)傳回圖像數(shù)據(jù)。

  探測(cè)器自2020年7月23日發(fā)射以來，在地火轉(zhuǎn)移飛行、環(huán)火軌道運(yùn)行期間，環(huán)繞器配置的中分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī)、礦物光譜分析儀、磁強(qiáng)計(jì)等7臺(tái)科學(xué)載荷陸續(xù)開機(jī)探測(cè)，獲取科學(xué)數(shù)據(jù)。

  火面工作期間，火星車將按計(jì)劃開展巡視區(qū)環(huán)境感知、火面移動(dòng)和科學(xué)探測(cè)，通過配置的地形相機(jī)、多光譜相機(jī)、次表層探測(cè)雷達(dá)、表面成分探測(cè)儀等6臺(tái)載荷，對(duì)巡視區(qū)開展詳細(xì)探測(cè)。同時(shí)，環(huán)繞器將運(yùn)行在中繼軌道，為火星車巡視探測(cè)提供穩(wěn)定的中繼通信，兼顧開展環(huán)繞探測(cè)。

“祝融號(hào)”如何適應(yīng)火星環(huán)境運(yùn)動(dòng)自如？

先進(jìn)的主動(dòng)懸架，火星車自如爬坡下

  火星表面地貌復(fù)雜，如何讓火星車在能夠自如地爬坡下坎，科研團(tuán)隊(duì)為火星車設(shè)計(jì)研制了“定制化”的懸架減速自鎖裝置。“祝融號(hào)”火星車配備了先進(jìn)的主動(dòng)懸架，具有蠕動(dòng)，抬輪，車體升降等多種運(yùn)動(dòng)模式。配備主動(dòng)懸架的火星車，不再擔(dān)心車輪下陷，甚至發(fā)生單個(gè)車輪故障也不會(huì)喪失移動(dòng)能力。“祝融號(hào)”火星車自主移動(dòng)能力也非常杰出，相對(duì)傳統(tǒng)巡視器，最大自主導(dǎo)航速度和自主移動(dòng)距離均有大幅度的提升。

  美國(guó)好奇號(hào)破損的輪子顯示出火星表面“路況復(fù)雜”

加速度計(jì)為GNC提供測(cè)量信息，火星車精準(zhǔn)“感知”速度和位置

  安裝在火星車上的加速度計(jì)隨時(shí)為GNC提供測(cè)量信息，確?；鹦擒囈苿?dòng)的過程中能夠隨時(shí)精準(zhǔn)“感知”速度、位置，為火星車安全平穩(wěn)地開展工作保駕護(hù)航。

汽車FPC廠告訴你“祝融號(hào)”如何實(shí)現(xiàn)能源供給？

“祝融號(hào)”火星車看上去像一只美麗的“藍(lán)色閃蝶”，四只翅膀是用于能源供給的太陽能電池板?；鹦蔷嚯x地球最遠(yuǎn)距離長(zhǎng)達(dá)4億公里遠(yuǎn)，科研人員無法對(duì)登陸火星的火星車進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控，“祝融”號(hào)基本以自主工作為主，按照火星日進(jìn)行工作規(guī)劃，進(jìn)行長(zhǎng)距離自主移動(dòng)，并以中繼通信作為主要遙控、遙測(cè)、數(shù)傳手段。

蝶形四展太陽翼

  火星大氣表層光照強(qiáng)度大約是月球表面的三分之一；火星大氣吸收太陽光藍(lán)綠光，容易造成光譜紅偏；而火星沙塵沉積將影響太陽電池陣發(fā)電，為此，研制團(tuán)隊(duì)專門針對(duì)光照、沙塵等情況，設(shè)計(jì)了蝶形四展太陽翼，配置了特殊的電池。

祝融號(hào)的外觀結(jié)構(gòu)

太陽電池玻璃蓋片上的特殊涂層

  火星塵埃在太陽電池表面的堆積也會(huì)極大影響火星車的能量獲取效率。研制人員為此開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，通過表面處理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在太陽電池玻璃蓋片表面做了特殊涂層。

最大功率跟蹤技術(shù)

研制人員創(chuàng)新性地在火星探測(cè)任務(wù)上首次使用了最大功率跟蹤技術(shù)，這也是該技術(shù)在國(guó)內(nèi)航天領(lǐng)域的首次在軌應(yīng)用，跟蹤精度高達(dá)98%，相比傳統(tǒng)電路，提高了太陽電池20%的利用效率，既解決了火星車能源緊張問題，也在減少太陽電池陣面積的同時(shí)減輕了電源產(chǎn)品的重量。

“祝融號(hào)”如何自主休眠喚醒？

  火星上有大氣，當(dāng)大氣運(yùn)動(dòng)引起的巨大沙塵暴讓火星車受到沙塵的遮蓋時(shí)，接收到的太陽光能量急劇下降，這時(shí)就必須為火星車設(shè)計(jì)一個(gè)“休眠”模式，耐心等待沙塵暴過去。其次，火星上有明顯的四季變化，當(dāng)進(jìn)入火星深秋后，光照強(qiáng)度會(huì)持續(xù)減弱，而火星太陽輻照強(qiáng)度僅為月球表面的20%，這時(shí)，火星車需要進(jìn)入長(zhǎng)期的“冬眠”，直至第二年的春季到來。

判斷蓄電池電量，火星車自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)

  火星氣候具有復(fù)雜性，火晝時(shí)鋰離子蓄電池可能會(huì)面臨聯(lián)合供電進(jìn)而導(dǎo)致充電量不足的情況。為了確保萬無一失，研制人員也為火夜制定了一份休眠喚醒“備份”計(jì)劃，在火晝轉(zhuǎn)火夜前，對(duì)鋰離子蓄電池的剩余電量進(jìn)行判讀，當(dāng)蓄電池的剩余電量不足以支撐火星車度過火夜時(shí)，火星車轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。

工作狀態(tài)的火星車藝術(shù)效果圖

優(yōu)先給鋰離子蓄電池加熱，喚醒火星車

  火星車鋰離子蓄電池不具備保溫設(shè)備，若沒有從-90℃的最低溫度恢復(fù)到-15℃的工作溫度，即使喚醒了，也無法正常開展工作。休眠的時(shí)候整器會(huì)斷電，至于什么時(shí)候再喚醒，需要先參考鋰離子蓄電池的溫度。

  研制人員給鋰離子蓄電池增加了溫度繼電器，用來判斷鋰離子蓄電池的溫度。當(dāng)太陽電池重新開始工作后，優(yōu)先給鋰離子蓄電池加熱，待加到-15℃左右，溫度繼電器自動(dòng)閉合，火星車真正喚醒。