中国火神踏上火星！祝融号火星车着陆火星十大问题详解

祝融号的外观结构（图源见水印）

祝融号依靠太阳能进行工作。由于火星距离太阳更远，这里的太阳能密度仅为地球附近的4成左右，对太阳能帆板收集能量的要求极高。它使用了4片巨大的由三结砷化镓构成的“蝴蝶型”太阳能电池阵列，确保足够能量供应。同时，火星上动辄有大规模的沙尘暴，会对太阳能收集效率产生巨大影响，甚至直接影响火星车工作寿命。通过防尘涂层技术，祝融号表面的抗沙尘能力大幅提高。但对于旷日持久的全球沙尘暴，则只能是“我打不起，但躲得起”，进入休眠状态，先躲过“风头”再说。

火星表面空气极其稀薄，保温效应有限，直接导致昼夜温差过大，白天可达20摄氏度、夜晚却能低于零下100摄氏度，这对于不少仪器将是巨大挑战。一方面，祝融号必须在夜晚“熄火”休眠；另一方面，它也采用了纳米级气凝胶和正十一烷集热窗等温控技术，确保安全无虞度过漫漫长夜。

问题六：祝融号怎么运动？

会动，是火星车的核心功能。

但火星上并不是一片“坦途”，随机出现的尖锐砂石会轻易破坏火星车的动力系统，且这些伤害会逐渐累积，对火星车造成巨大威胁。例如“勇气号”火星车2009年陷入沙坑，导致轮子出现故障，无法转动，一直被困到任务结束。目前正在运转的“好奇号”火星车，可能导致任务终止的最大风险之一就是逐渐残破的轮子。

好奇号破损的轮子显示出火星表面“路况复杂”（图源：NASA）

祝融号的机身被设计成了可升降的主动悬架结构，能够自由转向，六个轮子均独立驱动，多轮悬空的条件下依然能自由移动。在极端地形中，祝融号还能重新设计轮子驱动方案以实现“蠕动”、“蟹行”和“踮脚”等复杂机械操作，成为一辆不折不扣的“火星六驱越野车”，以提高驾驶安全性，可以说这将成为祝融号在火星驰骋的 “风火轮”。

着陆火星后的祝融号艺术效果图（图源：国家航天局）

不过，祝融号的核心使命是科研，任何机动性能都不如“行车交规”重要。首先，严格限速，节约宝贵的太阳能。这个240千克的大家伙实际速度仅为厘米/秒级别，连乌龟都跑不过；其次，谨小慎微，“走一步，歇两步”，经常停下来利用地形相机和避障相机等详细“眼观八方” ，确认安全再出发；再次，聚精会神。要么认真行驶，要么停车让科学仪器开启工作，聚精会神，绝不“边走边玩”；最后，真的发生紧急情况陷入困境后，航天人也会在地球实验室利用火星车的“双胞胎”备份还原真实火星驾驶场景，设计多种解决方案，帮助它脱困。

不存在绝对安全的车，只存在绝对安全的交规。“行车不规范，亲人两行泪”，即使在火星，祝融号也牢记交规。

问题七：祝融号怎么与地球通信？

地火距离对于通信是个巨大的挑战，信号衰减情况随着距离增加迅速提升。一方面，在地球上需要建立巨大的深空通信天线网，以尽可能捕捉来自天问一号的微弱信号；另一方面，天问一号的环绕器也要携带直径达2.5米的高增益定向天线，尽力提高通信能力，与地球保持稳定联系。

服务于天问一号的天线之一：位于天津武清的70米口径全可动天线，这是亚洲最大口径同类天线，总面积比10个篮球场加一起还大（图源：央视）

然而，祝融号是不可能像环绕器一样携带巨大的天线并提供足够能量供应的。同时，它还携带了6大核心科学仪器和工程相机等辅助系统，数据量巨大，对通信资源要求很高。祝融号还时刻跟随火星自转，与地球沟通极为困难。

因此，祝融号通过环绕器实现信号中继。在正常运转时将所有宝贵数据储存起来，环绕器飞临祝融号上空时，祝融号将信号上传并接收新指令，全程由环绕器直连地球。

问题八：祝融号能进行什么科研？

千言万语不如一张图，“拍照”是祝融号最核心的科学研究目标之一。例如，可拍摄火星高清广角大图的导航地形相机，能为我们带来各种火星“华丽的荒凉”场景。通过多光谱相机，可以详细分析地形、地貌和地质的具体情况，岩石土壤光谱数据也能助力科学家研究火星表面演化的历史和未来。

工作状态的火星车艺术效果图（图源：中国航天局）

表面成分探测仪也是个“黑科技”。微成像相机能将砂石放大到头发丝般粗细的微米级，激光诱导击穿光谱仪更能在数米外用激光把岩石成分烧蚀成等离子体，同时利用有“远程显微镜”之称的短波红外光谱显微成像仪进行分析，大幅增加了祝融号的科研范围和能力。这一幕，像不像科幻电影中外星人降临利用激光武器“毁天灭地”的场景？

此外，通过次表层探测雷达，我们能利用“火眼金睛”一探火星土壤和浅层地下的结构，找寻那里暗含的奥秘；火星没有全球覆盖的稳定磁场，但表面却存在支离破碎的偶极磁场，暗含着火星历史演化的痕迹，这些需要表面磁场探测仪大展身手；而气象测量仪，则能为祝融提供各种气象条件，让我们了解这颗神秘行星的“呼吸脉络”。

问题九：祝融号着陆后，天问一号在干什么？

祝融号工作期间，天问一号的环绕器会一直紧张忙碌为它服务，转发各种科研数据回归地球，同时向它转发来自地球的指令。

但环绕器本身也是个超级科研平台，它携带了7项仪器。由于环绕器飞行在距离火星最近200余千米、最远12000余千米的大椭圆轨道，它们能在多种轨道高度对火星进行整体性、全球性、综合性研究。

靠近火星阶段（距离火星约220万千米），天问一号的环绕器就已经拍下了火星的美图（图片来源：国家航天局）

环绕器带有中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、矿物光谱分析仪、磁强计、离子与中性粒子分析仪、能量粒子分析仪等的超强组合。火星大气电离层怎么样？火星周边太阳风等行星际环境如何？火星表面和地下的水冰在哪里？火星的土壤类型怎么样、怎么分布？火星的地形地貌有多壮观？它们如何变化？火星表面矿物和物质成分情况如何，哪里会有“宝藏”？火星的过去和未来到底怎么样？有没有可能存在生命？有太多的感兴趣话题，都需要等待环绕器集中解答。

问题十：天问一号对中国和世界航天有什么意义？

探测火星从来都不是一件容易的事情，几千年来，中国文化一直用“荧惑”来描述对它的未知，西方文化也把它想象成了象征着灾祸的战神（Mars/马尔斯）。人类进入航天时代后，对火星的探测掀起一波又一波浪潮，但也面临着极为残酷的挑战。20世纪60年代，开局就是6次惨烈的失败，直到今天总成功率也仅为一半左右，无论成功与否，每一个任务都造价不菲。

天问一号探测火星，祝融号着陆火星，不仅是中国航天工程任务难度的新突破，更是我国在行星科学领域的史无前例突破。天问一号的五大科学目标将为我国深空探测领域打下重要的基础，同时，也给世界带来了对火星研究的丰富补充。宇宙是个联系的整体，通过洞察这颗行星的奥秘，我们也能一探地球的过去和未来，迈向更远的星辰大海。

中国天问系列行星探测任务logo（图源：国家航天局）

2000年前，屈原在长诗《天问》中发出的“九天之际，安放安属？”和“日月安属，列星安陈？”的旷世之问。2000年后，中国航天人要用实际行动给出解答：天问，问天！第一站就是火星，未来，还有更多的下一站来解答古人的疑问。

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