2022年5月18日,太陽能驅動的祝融號火星車切換到了休眠模式,相當于冬眠了,這樣可以抵御火星寒冷冬天和猛烈的沙塵暴。
而祝融號火星車原本是計劃在2022年12月醒來的,12月26日就是火星新年也就是春分,這也就意味著火星進入了春季,火星春分時,太陽直射火星赤道,當天火星全球基本晝夜均分;自火星春分日起,火星北半球進入春季,南半球進入秋季,蔓延火星全球的沙塵暴季節也宣告結束。
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但是已經過去了3年時間,祝融號火星車已經持續失聯了3年,這到底發生了什么呢?
這和火星上的沙塵暴有關,沙塵暴活動是火星氣候的重要組成部分,對于火星沙塵暴的類型, 目前并無官方認可的命名和分類, 學界一般按照持續時間和影響范圍, 將火星沙塵暴分為三類: 局地沙塵暴、區域沙塵暴和全球沙塵暴. 局地沙塵暴一般指持續時間小于3個火星日, 揚塵面積小于1000 km×1000?km的單一塵暴事件,而局地沙塵暴中的塵埃不會移動很遠, 大部分會沉積到同一地區.;
區域沙塵暴一般指持續時間超過3個火星日(通常小于20個火星日), 揚塵面積超過1000 km×1000?km的單一塵暴事件. 區域性沙塵暴中揚起的塵埃可以傳播很遠的距離(甚至以緯度帶環繞火星), 并可以在遠離源區的地區沉積.;
全球沙塵暴一般是多個區域沙塵暴同時或接續發生, 揚塵在所有經度包裹和吞噬整個星球, 從開始到消退至典型背景水平持續時間長達數月。
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祝融號火星車是中國第一個在火星表面開展巡視勘察的探測器。和月球相比,火星環境更復雜,而且火星離地球很遠,通訊信號延遲很大,從幾分鐘到幾十分鐘不等。這意味著地面控制中心沒法實時指揮火星車,所以祝融號必須自己夠聰明,能獨立處理各種問題。幸好,它搭載了GNC分系統,這個系統讓它能自己感知周圍環境、避開障礙物,從而安全高效地在火星上探索和生存。
但事實上,祝融號火星車設計壽命是90個火星日, 2021年8月15日的時候,祝融號”火星車在火星表面運行 90 個火星日(約 92 個地球日),而后續祝融號開展的巡視探測任務都是屬于計劃之外的,不過美國的多數火星車的設計壽命也是只有三個月,但實際上都服役超過了5年以上。
所以祝融號火星車按道理說,不應該這么早壽終正寢,那就可能是在火星上遇到了意外,畢竟這是中國第一次發射火星車,也是第一次應對火星冬季,現在大概率是沙塵暴削弱了祝融號火星車的供電能力。
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塵埃對探測器太陽能電池陣列的影響通常用“塵埃因子"來表示,其含義為實際測量的太陽能電池陣列的輸出功率與沒有任何塵埃影響時輸出功的比值,塵埃因子的理論值介于1(電池陣列表面完全干凈的情況)和0(電池陣列表面完全被塵埃覆蓋的情況)之間,塵埃因子越大表明電池陣列表面勺塵埃沉積越少。
嚴格來說,由于不同的太陽能電池對不同波長光輻射的響應不同,并目入射到太陽能電池板上的光的直接分量和散射分量的強度老光譜分布隨太陽高度和大氣中的塵埃量(表示為大氣光學厚度,dust optical depth,DOD)而變化,塵埃因子本身依賴于給定的太陽能陣列和光照條件。
祝融號主要靠太陽能電池板供電。這些電池板負責把火星上的陽光轉化成電能,供火星車使用。但火星上沙塵暴很常見,風會把細沙和灰塵吹起來,形成局部甚至全球性的沙塵天氣。這些沙塵慢慢落在太陽能電池板上,越積越厚。沙塵就像一層遮擋物,擋住了陽光,電池板接收的光能減少,發電效率就下降了。如果沙塵暴持續很久,或者沙塵積累太多,祝融號的發電量可能就不夠用了。
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而到了冬季時,火星陽光本身就更弱,太陽位置低,光照強度小。這時候再碰上沙塵暴,太陽能電池板的發電能力會進一步下降。祝融號本來就已經自動進入休眠模式以節省能量,等待陽光變強。但如果沙塵一直蓋在電池板上,即使沙塵暴結束,灰塵也可能沒被風吹走,發電量無法恢復,最終導致火星車沒法重新啟動。
最壞的情況就是,祝融號電池因為沙塵的原因損壞,無法進行供電,那地面人員就無能為力了,這也就意味著祝融號已經死亡。
當然,我們也不需要著急,祝融號給我們未來再次探測火星提供了更為豐富的經驗,如何應對沙塵暴,以及火星氣候的變化,相信下次我們的火星車可以在火星上走的更遠。
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