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祝融火星车将失联半年?遭遇火星北半球冬季和沙尘暴:准备休眠

 星辰大海种花家 2022-03-26

英国《每日邮报》在3月14日报道了阿联酋的火星探测器“希望号”发现了火星正在形成一场大规模的沙尘暴,其进展速度很快,因此很多朋友第一时间就想到了正在火星北部执行任务的“祝融号”火星漫游车。

幸运的是那个沙尘暴的方向并没有冲着祝融号火星车工作的方向过来,但这次却逃不过了,据中新网3月25日报道,火星北半球真进入秋季,火星沙尘暴多发,祝融号将进入“花式”睡眠期,未来可能“随时失联”。

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火星沙尘暴有多厉害?机遇号就是这样挂掉的!

2018年6月份,机遇号登陆地“鹰撞击坑”所在的子午线高原上开始出现局部沙尘暴,从6月1日火星轨道勘测器(MRO)拍摄的照片中发现了其范围正在不断扩大,最初的规模就达到了1000千米。

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2018 年 5 月 31 日至 6 月 11 日期间不断增长的沙尘暴

来自MRO和MARCI团队给出了火星的天气报告,表明这场沙尘暴暴持续时间可能会比较长,尽管当时距离火星车还很远,但已经开始影响大气不透明度,其太阳能电池发电效率将急剧下降。

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机遇号火星车是一辆于2004年1月25日登陆火星的探测车,其原本设计运行时间是90个地球日,但其一直工作到了2018年,超过设计时间30倍以上,其十几年工作时间里,其漫游距离达到了45.16千米,有大量震惊科学家的发现。

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曾在2007年有惊无险地度过了席卷火星全球的超级沙尘暴,因此科学家认为机遇号也将度过2018年这次沙尘暴,因此科学家为它在6月4日和6月5日制定了计划,准备其充电角度最大可能为电池充电与降低功耗。

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但显然人算不如火星算,火星沙尘暴迅速发展,6月3日时机遇号的太阳能电池还能产生468瓦·时的电力,但到了6月4日就下降到了345瓦·时,到了6月6日只剩下133瓦·时,这下NASA才有点慌了,因为机遇号从未见过如此大规模的沙尘暴。

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6月10日时,火星沙尘暴面积覆盖已经达到了4100万平方公里了,差不多是火星总面积的1/4多,并且还在不断扩大,6月11日,NASA的机遇号团队给出指令让其休眠,然后一直到第二天早上,还曾“醒来”与MRO做了短暂的通信,6月12日后再次进入休眠状态,令人遗憾的是,这次机遇号再也没有机会醒来了。

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2018年6月20日,火星沙尘暴已经覆盖了全球,一直到2018年9月上旬,火星大气不透明度指数指数才开始低于1.5(沙尘暴最厉害的时刻指数为5.5),9月19日时候NASA开始准备唤醒机遇号,但一直到10月初甚至持续到11月27日,NASA总共向机遇号发出了359次指令,完全没有回应。

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机遇号的最后一张照片

2019年2月12日,美国国家航空航天局在进行了最后一次唤醒尝试失败后宣布机遇号任务正式结束。

火星几乎没有大气,为何沙尘暴那么厉害?

火星表面的平均大气压只有600Pa,是地球海平面标准气压(101kPa)的0.6%,就算是火星“狂风”,吹到“脸上”也是微风,怎么会吹起沙尘?

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主要有几个原因,首先火星大气主要成分是二氧化碳,这让火星表面受热以及大气温升比较快,并且阴暗面以及夜间温度又很低,这让火星风速很高,据Mars Express(欧空局火星探测器)记录到的火星风速曾高达150千米/小时。

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火星上的云

火星大气层中的风速需要达到18至22m/s(65~79千米/小时)才能将微小的颗粒从火星表面带走,而且火星特殊环境会让这些尘埃在大气层中停留非常久,因为火星尘埃非常干燥,没有水汽凝结增重,因此一旦飞升后就会难以沉降。

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2001 年 6 月没有沙尘暴的火星(左)和 2001 年 7 月有全球沙尘暴的火星(右),

所以火星沙尘暴确实影响面很大,但它影响的不是像《火星救援》中将返回地球的火箭吹倒,因为这是不可能发生的,但它遮天蔽日能将以太阳能电池为动力的火星探测车置于死地。

火星沙尘暴来袭,“祝融号”有啥花招顶住危机?

祝融号是我国的第一辆火星车,于2021年5月14日成功登陆火星北半球的乌托邦平原,迄今为止已经在火星上平安工作大半年了。其任务是研究当地的地形和地质、检查土壤和任何冰含量、调查元素、矿物和岩石与大气采样等任务。

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火星车总重240千克,高1.85米,由四个太阳能电池板供电,保温则有10个罐子中的正十一烷完成,白天吸收热量并融化,晚上固化并释放热量保证祝融火星车度过寒冷的火星之夜。

应对火星沙尘暴,祝融号有办法

首先当然是休眠大法了,这个都是绕不过去的坎,再也没有比“睡一觉”更节省能量了,等到沙尘散去,祝融号又将“活过来”继续执行任务。

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然后则是其特殊涂层,让灰尘难以沾身,据811所火星车太阳电池设计师王文强介绍,其太阳能电池表面的涂层不容易沾上灰尘,据此前的数据对比,“祝融号”的电流衰降率为2%至3%,远远低于国外火星车6%至9%的衰减率。

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最后则是一个“抖”字诀,即使粘上了灰尘也不怕,可以让太阳能电池抖动让灰尘脱落,保证祝融号平安执行任务。

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另一个问题是火星北半球的冬季即将到来,由于火星距离太阳距离是地球的1.5倍左右,其辐照强度本身就只有地球的一半,并且由于火星自转轴更为倾斜,因此到了秋冬季节,则更是只有地球的30%。

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因此太阳能电池恐怕无法获得足够的能量,因此如何度过漫长的冬季?八院811所深空探测专家金波透露,祝融号火星车将持续休眠至第二年的春天。各位猜猜看究竟要多久?

祝融火星车将失联半年?遭遇火星北半球冬季和沙尘暴:准备休眠

由于火星的轨道要比地球远得多,因此火星的恒星年为687天,总共分为24个月,每六个火星月一组分为四组为一个季节,每组的前五个月有二十八个火星日,第六个月只有二十七个火星日,每年最后一个月在闰年会多包含闰日,一般一个火星年的四季分布如下:

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估计大家有点懵逼了,现在对应的火星啥日子呢?火星元年开始,对应的是地球上的公元一九七零年四月二十八日,这是啥日子?火星二号探测器着陆的那年反推回来的火星年第一天,就是1970年4月28日,那么现在是啥时候啥月份呢?

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现在是火星28年15月11日,那么对应的季节就是霜降月(按地球北半球气候分配,火星南半球将迎来夏天),而到春天还有差不多6个多月,也就是至少半年!

祝融火星车将失联半年?遭遇火星北半球冬季和沙尘暴:准备休眠

所以祝融火星车将要休眠半年?我的天哪!居然不查不知道,一查真吓了一跳,原本种花家还以为这是沙尘暴休眠那么一会,结果居然是半年(地球年)!这会开始要到9月份才能和大家再相见了。

延伸阅读:毅力号也要休眠等半年?

NASA的毅力号火星车也在火星北半球执行任务,距离祝融号还真不太远,所以毅力号也要休眠半年?其实毅力号用的是核电池,它不受火星北半球太阳辐射能降低的影响,不过沙尘暴出现可能会让它的行动受阻,因此未来几天也许会停止行动,但沙尘暴一旦散去,它应该会重新展开工作

祝融火星车将失联半年?遭遇火星北半球冬季和沙尘暴:准备休眠

参考:

https://www.chinanews.com.cn/gn/2022/03-25/9711310.shtml

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