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毅力號登陸火星壹周年,核動力、機械臂、直升機,比祝融號更先進

壹年前的昨天,2021年2月18日,超過1噸重的美國第三代火星車“毅力”號,成功降落在耶澤羅撞擊坑,開始了壹個沒有感情的“鉆工”的快樂生活。迄今為止,它***在火星上打了幾十個個孔,為下壹個返回地球的“航班”收集了大量的樣本。

首先就是核動力,相信很多人看到“好奇”號和“毅力”號第壹眼,就發現它們和我們的“祝融”號不壹樣,沒有太陽翼,這是因為它們采用的是核動力驅動,或者從專業角度來說,叫做多任務放射性同位素熱電發生器MMRTG,它主要用於給航天器的內核保溫,也可以驅動火星車,可以算是廣義上的核動力。

“毅力”號的MMRTG系統質量大約為45千克,使用4.8千克的二氧化鈈作為穩定供應的熱源,能產生約 110 瓦的電能,預計十幾年的任務周期內將壹直保持這個發電水平。而“好奇”號的MMRTG系統初期可以提供約125瓦的電力輸出,預計14年後還有100瓦,兩者的核動力系統配置差不多。

相比咱們“祝融”號火星車的太陽能電池板,MMRTG系統不僅功率更大,而且還可以避免夜間或者冬季的電能供應不足的問題。更重要的是,由於火星上有風和沙塵暴,時間久了,太陽能電池板表面會蒙上壹層灰,降低光電轉換效率。美國第二代火星車“勇氣”號和“機遇”號就遇到過這種問題,幾乎無解。

有意思的是,美國“洞察”號火星工作站,前不久也遭遇了太陽能電池板積灰太多的問題,它的解決辦法竟然是“以毒攻毒”,用機械臂抓起壹鏟火星塵土,灑向自己的太陽翼,以此來去除自己身上的灰塵,就像大象洗“沙浴”壹樣,也不知道最終的效果如何。而我國“祝融”號火星車的解決辦法是抖壹抖,它的4個太陽翼中,有2個可以人為控制抖動,必要的時候能用來去除灰塵,恢復光電轉換效率。

其實,“好奇”號和“毅力”號的MMRTG系統,我們也有,在嫦娥三號月球登陸器上就有成功應用,玉兔二號月球車的內核保溫手段,也是采用同位素電池。另外,我國將在2024年和2025年發射自己的“旅行者壹號”和“旅行者二號”,叫做“星際快車”IHP-1和IHP-2探測器,它們就采用了放射性同位素熱電發生器 (RTG)作為動力。

而“毅力”號的第二個“黑 科技 ”,則是裝備了機械臂,上面有空心鉆頭等各種末端執行器。年前“毅力”號在火星巖石上打孔的時候,鉆頭轉盤被兩顆火星小石子卡住了,折騰了壹兩個月,才終於將它們退出,恢復功能。

實際上,機械臂幾乎是美國火星車、固定式火星工作站的標配。除了早期的小不點“旅居者”號之外,其他的包括“勇氣”號、“機遇”號、“好奇”號、“毅力”號,甚至連“鳳凰”號、“洞察”號固定式火星工作站都有裝備。而我們的“祝融”號火星車沒有裝備機械臂,真是非常可惜,只能對火星巖石進行“望、聞、問”,不能動手“切”了。

據說“祝融”號的確有過壹個帶機械臂的設計,但是最終還是選擇了目前的方案,究其原因,其實電力供應不是問題,關鍵是咱們沒想到步子壹下可以邁這這麽大。咱們是第壹次獨立自主探測火星,壹次成功實現“繞、落、巡”,已經是巨大的飛躍了,至於機械臂,對於咱們來說不是難事,嫦娥五號登陸器上就有,但咱們可以留給幾年後的“祝融二號”。據說下壹回咱們再探火星,就要采樣返回了,壹步追上美國的水平。

“毅力”號的第三個“黑 科技 ”,就是它攜帶的“機智”號火星直升機了。登陸火星這壹年來,“機智”號***在火星上飛行了不少於12次飛行,飛行時間不低於1309秒,飛行距離超過2.5公裏,大大提高了火星探測的效率,拓展了探測範圍。

而我國目前也正在研制火星直升機,可能會伴隨“祝融二號”壹起登陸火星。但是從目前的方案來看,基本上都在模仿美國“機智”號。可美國下壹代火星直升機已在設計當中,采用6軸旋翼設計,體型、飛行距離、飛行高度都遠遠超過現在的“機智”號,而且美國還正在研制核動力的“蜻蜓”號飛行探測器,計劃在2026年派往滅霸的老家,泰坦星。我們在追蹤外國技術的時候,也要打“提前量”,可以將目光瞄準美國第二代火星直升機。

值得壹提的是,在明年發射的嫦娥七號上,將攜帶壹個外形像帝王蟹的飛越探測器,它有6條大長腿,能在月球表面爬行,也可以低空飛行,主要目的是在月球南極尋找水的直接證據,這也算是我們另類的“機智”號了。當然,由於月球表面沒有大氣,所以這個飛越探測器采用的是可以重復使用的小推力火箭發動機,而不是類似“機智”號的旋翼。

“毅力”號成功登陸火星壹周年,做了許多重要的工作,比如除了不知疲憊地打孔之外,還首次成功在火星上合成了氧氣,為人類將來移民火星奠定了技術基礎。而“祝融”號是咱們第壹輛火星車,雖然技術水平相比“毅力”號、“好奇”號還有壹定的距離,但比美國第二代火星車“勇氣”號、“機遇”號還是有壹些優勢的,目前它正安全地運行在火星烏托邦平原南部。

“祝融”號的壽命雖然和美國火星車壹樣,標定是90個火星日,但目前已經安全運行超過278天,而且按照壹般規律,還可以運行十幾年,和“祝融二號”並駕齊驅。之所以外界很久沒有聽到它的消息了,那是因為運行時間久了,無論是媒體還是航天界,都有了壹顆平常心,從火星傳來的普通消息,都上不了新聞,這是壹種進步。畢竟咱們不是韓國人,是見過大世面的,不用發射個火箭都哇哇哇。