好奇号火星车,火星探测车相关话题

好奇号火星车

2011年8月6日登陆火星的好奇号火星车使用的电池是核电池。也就是利用重元素的粒子衰变，产生的热量进行发电，他的优点是体积小，使用寿命长，一般衰变长达几十年，供电量比较稳定，不受气候环境的影响，不像太阳能电池，要受昼夜变化，和风沙尘埃的影响，缺点就是技术难度大，造价贵，不过用在科学仪器上，还是很合算的。好奇号也是运行最久的火星探测器

火星探测车相关话题

因为祝融号火星车在去年5月底就已经休眠了，这是由于MRO的分辨率很高，要对同一地点进行成像的话可能需要相隔很长时间，而且对祝融号探测器的成像可能只是一项“顺带”完成的任务。

毅力号屁股上有个大电池不过火星上存在稀薄大气，每年的北半球秋冬季都会发生大大小小的沙尘暴，正常情况下也会有沙尘累积，据测算，正常无沙尘暴的季节里，火星表面探测器太阳能电池阵列的尘埃因子下降率平均值约为0.2%/天，这个下降速度挺快的，一个地球年下来就会下降到73%，基本就挂了。

洞察号被沙尘覆盖当然火星上也不只是沉降，也会有季节性的风出现，这些风会清理太阳能电池上的沙尘，所以火星车的太阳能电池也算是能“自我清洁”，不过风这个问题是天然的，什么时候来，有多大，是一个无法预测的问题，因此祝融号除了风能解决问题的同时，还给出了一个人工解决的两个办法！1、除尘涂层技术；2、人工“抖动”重力除尘；第一种方式是在太阳能电池表面覆盖除尘涂层，这是复旦大学科学团队设计研发的，这种涂层通过微纳结构设计和构筑，表面具有良好的疏水特性和耐火星环境能力，可显著降低火星尘埃与涂层表面的作用力。

据测算这种涂层可以让火星车太阳能电池衰减功率由9%/月（NASA机遇号）下降至约2%/月，简单的说就是有了涂层后沙尘不容易附着，就算附着了也更容易滑落，行驶中的振动、倾斜，还有火星表面的小气候比如风等，解决了太阳能电池发电效率的问题。

第二种方式人工重力除尘的方式比较绝，祝融号的蝴蝶翼太阳能电池总共有4块，分布在前后左右，其中位于车头方向左右翼的-Y_A和+Y_A的太阳能电池翼通过驱动机构可以实现展开、收拢，后侧2套蝶形太阳翼则通过弹簧机构实现一次性展开，前侧两个展收驱动电机可以在需要的时候工作，将其收起在大倾角斜度状态，让太阳能电池上的沙尘滑落，并且经过测试，滑落效果相当不错，除了在边缘状态下会有一些附着，绝大部分区域都会“光亮如新”。

因此有很多朋友认为祝融号已经开始除尘，从2月7日（两周前）的照片来看，还真是左翼前侧的太阳电池区域看起来更干净一些，左翼已经清理完毕，接下来就会清理右翼前侧，两块电池清理后将会给电池充电。

尽管只是一个猜测，但种花家真心希望祝融号能够苏醒过来并恢复工作，这是我国的第一辆火星车，是我国火星探测技术的集大成之作，它若在休眠后成功苏醒，那么对未来的火星探测工作具有相当大的指导意义。

从祝融号热管理到休眠苏醒：究竟是什么原因延迟了那么久？祝融号是从去年5月底开始休眠的，预计在12月初苏醒，之所以要休眠是因为火星的冬季实在是太冷了！火星是距离太阳第四远的行星，绕日轨道一圈大约需要686.98个地球日，相当于1.88年！半长轴（与太阳平均距离）为2.28亿千米，太阳辐射只有地球轨道的20%左右，这是其一。

其二则是火星自身的条件，火星直径为6780千米左右，大约为地球的一半左右，另一个与地球比较相似的地方是火星一天也是24小时左右，有一点点大气（气压只有地球的1%，大部分是二氧化碳）。

这导致火星夜间温室效应不明显，赤道地区夏季中午也能到20℃~28℃左右，夜间可以低至-52℃！另一个是火星的转轴倾角略大，公转轨道更椭圆，造成火星北半球的冬季在远日点，倾斜又没有足够的光照，比地球上极夜的南极还要冷，更麻烦的是还长达半年，火星的北半球冬季夜间更是可以低至-127℃，白天也在-20℃~-70℃之间。

上图第88个火星日时祝融火星车内部各处的温度，最大值是白天，最小值是夜间，温度指标是控制范围，看来已经完全达到了要求。

冬季则需要休眠以度过漫长火星环境是比较复杂的，光照不足、沙尘漫天、冬日寒冷等情况在一个火星年中会全部遭遇，因此祝融火星车设置了多种工作模式以应对复杂环境：1、正常工作模式：火星天气晴朗时, 火星车能源充足，其工作内容包括：待机、太阳翼运动、感知、图像压缩、移动、探测及通信等；2、最小工作模式：沙尘影响，太阳能电池功率无法满足正常工作时；3、休眠模式：沙尘重度影响，火星车将立即进入休眠状态；判定的标准是一个火星日的亏电量，正常情况下太阳能电池满足工作还能充电，但轻度沙尘暴时仅能勉强满足工作无法充电，或者重度沙尘暴甚至无法满足日常工作，这两种情况就必须考虑最小工作模式或者休眠。

自主休眠模式火星北半球冬季则会遭遇多个情况，光照不足，原本火星大气层顶只有地球光照的1/5，由于近日点远日点影响，火星夏季冬季光照变化还会达到±19%，加上北半球斜射影响，太阳能电池无法获得足够的光照满足日常工作，更无法充电，一旦开机会不断亏电，所以只能休眠！另一个则是低温，白天气温就很低了，夜间更低，正十一烷甚至在白天都无法越过相变温度（-25℃），无法有效蓄热，这也导致只能休眠，两个叠加在一起，火星冬季祝融号火星车就只能休眠了。

从休眠中启动：祝融火星车要多少个步骤？从休眠中启动有一个条件，每天的发电量必须大于或等于火星车每日最小工作模式的耗电量，否则将继续休眠，火星春季到来，北半球日照开始恢复，火星车满足退出休眠条件时：1、太阳电池发电通过唤醒负载电路为火星车舱内加热; 2、火星车唤醒后, 太阳电池发电通过MPPT电路进入母线为火星车供电；3、设定唤醒后，唤醒电路中串联温度继电器控制蓄电池唤醒；4、当蓄电池温度达到温度阈值后, 温度继电器闭合, 唤醒电阻产生的压差作用在唤醒继电器线包两端, 当太阳电池发电功率达到阈值后PCU电源得电，火星车唤醒；唤醒电路原理图仅有的信息无法评估祝融目前所处的状态，根据唤醒过程来猜测可能是太阳能电池被沙尘覆盖导致无法处在最小工作模式下，也有可能在休眠过程中发生了物理性损伤，比如电池或者其他电子设备等，唤醒无法继续或者处在失败放弃状态，当然我们更希望祝融只是因为光照不足，在未来光照条件更好一些时可以继续唤醒起来工作。

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