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回禄号:靠什么巡查探测火星 有哪些技巧特点?

发表时间:2021-08-20

  祝融号:靠什么巡查探测火星

  ■贾 阳

  2020年发射窗口,中国的祝融号和美国的毅力号火星车同时动身,目前均在火星表面开展探测运动。我国由此成为第二个在火星上开展巡视探测的国家,也是独一一个同时开展月球和火星巡视探测的国度。

  回禄号火星车达到火星名义后,有关部分宣布了火星车拍摄的照片,引起人们普遍关注。特殊是看到应用WiFi分别探头从第三方视角拍摄的火星车与着陆平台的合影时,大家纷纭点赞祝融号火星车,并把这张图片称作“融融拍了拍陆陆”。

  截至今年7月30日,祝融号火星车在火星表面已工作75个火星日,当天实现了对第二处沙丘地貌的科学探测。后续,它会利用表面成分探测仪和多光谱相机等迷信载荷,对更多目的发展具体探测。

  可以说,人们已懂得到“融融”的可恶与敬业。那么,它有哪些技巧特点呢?让我们一探毕竟。

  我们的设计定位为“二代半”

  设计火星车之初,有国外专家问起中国第一辆火星车的设计定位。对这个问题,我们给出的回答是:美国利用25年先后发展了三代火星车,单从重量的角度看,分辨为第一代的10千克级别、第二代的100千克级别和第三代的1000千克级别,各方面的能力也随之一直晋升。我们的祝融号火星车分量为240千克,仅从重量看,它属于第二代。

  跟着技术发展,我们的祝融号火星车设计定位是“二代半”。这个多出的“半代”,重要体当初火面挪动、生存、自主技术等方面的进步性上。

  主动悬架啥地形都不怕

  火星表面地形庞杂,既有陡坡、大石块,也有松软的沙地。美国火星车在工作过程中,曾遇到难以翻越的沙土质陡坡,也曾陷入沙土中无法移动。祝融号火星车采用了主动悬架移动系统,其目标就是使火星车在复杂地形条件下,具备较强的通过能力。

  在平坦的硬路面上运动时,火星车坚持主动悬架机构的主动关节锁定,此时悬架退化为被动悬架。碰到石块阻碍比较高的情形,可利用自动悬架将车体抬高。在难以通过的软土沙地,特别是车轮发生较大沉陷无奈顺利通过期,可采用尺蠖运动方式脱困。

  首先,两个前轮向前运动,中轮和后轮不动,车体高度随之逐步下降。而后,前轮不动,中轮、后轮前进,这个过程中车体高度逐渐抬高。接着,再连续反复上述过程。这样的尺蠖运动方式,活动效率固然比拟低,但沙地脱困后果无比好。

  靠集热窗实现“保暖”

  火星表面温度偏低,在火星车顶部,装置的像双筒千里镜一样的设备,叫作集热窗。窗口有一层薄膜,可见光能顺利透过,车体发出的远红外线却无法透出,从而起到保温效果。

  阳光透过集热窗后,能量被一种叫作正十一烷的物质通过相变方法贮存。火星白天温度升高,这种物质吸热熔化;到了晚上温度降落时,这种物资会在凝固的进程中开释热能。能量的转换方式变成了“光能-热能-相变能-热能”,效率可到达80%以上。

  当前,火星上正值盛夏,祝融号火星车会“感觉”稍稍有点热。不外,等火星到了秋季之后,收集热能的这个本事就会显示出效用了。

  太阳能电池片像荷叶疏水一样除尘

  在火星表面工作,不可防止地会受到火星尘的影响。最直接的影响,就是导致太阳能电池输出功率降低。因为火星车工作所需要的电能都来自太阳能,假如电能不足,火星车只能在火星表面“睡觉”。

  在夏季,咱们察看荷叶上的水珠,能够发明,荷叶与水间并没产生浸润,荷叶随风摇曳的过程中,水珠很轻易滚落。鉴戒天然界荷叶的疏水原理,科研职员在电池盖片上增添了超疏基微观结构。这些构造的尺寸比火星尘颗粒的特点尺寸还要小,当火星尘与之接触时,就相称于与一个纳米级的“针床”接触,而不是与一个平面接触。这大大减小了火星尘颗粒与电池片之间的接触面积,从而削弱了它们之间的附着力,使火星尘不易沉积,即使沉积后也更容易移除。

  火星车采取了超疏基电池盖片,其中两个太阳翼还可调剂到竖直状况,便于火星尘滑落。

  超疏基微观结构的制备方式有良多种,火星车上采用的是湿化学腐化法。测试发现,改良后的太阳能电池片,除尘效果达到了80%以上,特别是对粒径75~125微米范畴内的尘埃颗粒,除尘效果可达95%。

  由本人决议何时“睡觉”何时“起床”

  火星表面也会有部分沙尘气象,重大时甚至蔓延到火星的大局部地域,成为寰球性沙尘暴。美国的机会号火星车在火星表面工作了15年,就是由于一次严峻的沙尘天色而中止了工作。

  祝融号火星车如何应答这样的沙尘天气呢?研制者们为其设计了自主休眠唤醒功能。就是说,火星车会根据环境变更,自己决定何时“睡觉”何时“起床”。

  在火星表面,当风速逐渐升高,呈现沙尘天气时,火星车首先感到到的是太阳能电池板输出的电能有些不够。每当傍晚时,电池电量都应当是满满的,“今天怎么这么少?”火星车赶快计算来日工作需要多少电能。如果论断是“差一点”,那么火星车就会减少工作的设备,通过“过紧日子”的方式等到第二天;如果结论是“差许多,不够今天晚上用的”,那么火星车就会即时休眠,全体系断电。

  这时,就需要祝融号火星车“过点苦日子”。装备的温度越来越低,最低可达-100℃以下。即便如斯也没措施,火星车只能在严寒中“睡觉”。

  唤醒有两个必备前提:一个是等到沙尘气候从前,阳光越来越强,大气变得澄净、透明,火星车太阳翼的发电量可保持正常工作;另一个是火星车要害设备的温度合乎工作请求,比方蓄电池可畸形充电了。

  等条件都知足了,不需要地面节制,火星车会自己“清醒”,持续工作。

  图像压缩算法一展壮大功效

  对生疏环境进行摸索,图像信息无疑是最直观也是最中心的信息。图像信息中含有相称多的时光跟空间冗余,因此图像信息的数据量十分大。

  火星车履行任务的前3个月,火星与地球之间间隔为3.2~3.8亿千米,从火星到地球的通讯链路带宽受到很大限度,在深空数据源端对图像进行紧缩,无疑是进步信息回传效力的必由之路。深空探测器资源可贵而有限,火星车的数据处置才能不会像地面盘算机这样强盛。因而,须要依据火星探测义务的利用需要,同一斟酌图像数据的压缩及传输两个环节,设计最优的图像数据压缩及传输计划。

  针对火星探测任务中图像压缩处理需求,科研人员专门为祝融号火星车设计了图像压缩算法,实现了多种相机数据存储治理、图像压缩比灵巧把持、品质渐进性传输、感兴致区域优先编码、抗误码扩散和图像缩略图天生下传等功能,满意了火星车牢靠、高效、机动的图像运用需求。

  (作者系中国空间技术研讨院研究员) 【编纂:叶攀】