國家航天局發布我國首次火星探測任務“天問一號”探測器從遙遠火星傳回的一組精美圖像,包含環繞器與火星合影、環繞器局部特寫、火星北極冰蓋、“祝融號”火星車拍攝火面地貌等內容。“天問一號”正按計劃開展探測和相關測試,狀態良好,運行正常。
讓中國空間技術研究院總體部研究員、中國航天科技集團五院“天問一號”火星探測器副總設計師賈陽印象深刻的是,2020年4月,在飛往海南文昌發射場的專機上,飛機沒有直飛到海口,而是往西拐個彎在桂林陽朔的上空繞了一下。
賈陽心想,“天問一號”目的地的經緯度坐標對應到地球上就是這里。“冥冥之中,在祝福我們此行使命必達。”
近日,賈陽做客中科院物理所承辦的第54期“科學咖啡館”,講述了中國人探秘火星的故事。
火星自轉一圈是24小時40分鐘,地球自轉一圈是24小時。那么每隔37天,“祝融號”火星車和北京就會經歷同一個時刻。“這是一個‘天涯共此時’的時刻。”賈陽說,我國是第二個實現在火星表面巡視探測的國家。“祝融號”火星車的行駛,代表了中國是世界上唯一一個同時開展月球和火星巡視探測的國家。
賈陽說,探索火星的意義,就是為人類增加一個新的視角。我們知道到了日落時,火星表面是淡藍色的;火星上也刮沙塵暴,還存有疑似過去的河谷;火星也有四季,每到冬天,火星上的二氧化碳也會凝結到火星表面,像極了吉林老家的霧凇。
“火星這么美,我們當然要做一輛漂亮的火星車才能和它匹配。”賈陽說。
火星好遠。2020年7月,長征五號系列運載火箭從海南文昌出發,把“天問一號”探測器送入“霍曼軌道”,“暴走”7個多月,終被火星軌道捕獲。
“天問一號”分為上下兩層。賈陽介紹,下層叫環繞探測器,只在火星的軌道上飛,不會落到火星表面;像飛碟一樣的上層結構才會真正進入到火星的大氣層,然后著陸到火星表面。真正穩穩落下來的就是中間的著陸平臺和火星車。
“設計之初,我們的想法是要有一個相對比較大的太陽翼,因為火星距離太陽比月球更遠。于是,我們就把電池板做成了一個像屋頂一樣的形狀。”賈陽說。
但經過仔細研究分析,這個設計很快被否定。賈陽解釋,這是因為火箭發射時會產生劇烈振動,超出太陽翼承受的力量。“后來,我們把它壓緊,又發現面積不夠。”賈陽介紹,在整合所有可以預測的困難,經過很多次調整后,火星車的太陽翼終于“進化”成功。
火星車不僅“長”得好看,本事也不容小覷。
一是,由于火星表面的石塊比較多,地形比較復雜,容易把火星車的車輪扎破。為解決這個問題,火星車上配備了主動懸架,可以調節底盤高度。
二是,火星上偶爾會有遮天蔽日的沙塵,導致太陽電池片無法發電,影響火星車工作。“我們仿制荷葉設計電池片,把電池片的玻璃變成了一個有很多尖的針床。在太陽翼運動的過程中,灰塵很容易滑落,電池片的表面就會比較干凈和清潔。”賈陽透露。
三是,火星離太陽遠,溫度低。賈陽他們就在火星車頂部設計了兩個類似望遠鏡一樣的窗口,封住一層膜,白天的陽光能夠照進去。為了存儲能量,這層膜的下面放了10個“酒瓶子”,白天吸收陽光,“酒瓶子”里的固體就會變成液體。到了晚上,“酒瓶子”里的工質就從液體又變回固體,在凝固的過程中放出熱量,保證火星車的溫度不會下降。
如今,火星上也有了中國人的足跡。于深邃天空摘碩果,中國科學家們用實力證明,中國人也能為人類認識宇宙貢獻自己的力量。(史詩)