祝融号火星车

祝融号火星车

祝融号火星车成功软着陆于火星表面,我国成为世界上第二个成功软着陆于火星表面的国家。火星探索的一小步,却是中国航天事业的一大步。

祝融号火星车前避障相机图像

这张图片由火星车前避障相机拍摄,正对火星车前进方向。图中可见坡道机构展开正常;图像上部的两个伸杆为已经展开到位的次表层雷达;前进方向地形清晰。为获知火星车前进方向更大范围的地形信息,避障相机采用大广角镜头,在广角镜头畸变的影响下,远处地平线形成一条弧线。

我国首辆火星车祝融号为天问一号任务火星车,取火神祝融登陆火星之意。祝融号火星车高度有185厘米,重量达到240千克左右,设计寿命为3个火星月,相当于约92个地球日。

祝融号火星车相较于国外的火星车其移动能力更强大,设计也更复杂。祝融号火星车移动系统针对火星表面松软崎岖的地貌,火星车在软沙中易发生打滑自陷、牵引力不足的问题,具有蠕动脱陷功能的主被动复合式火星车移动系统构型。它采用主动悬架,6个车轮均可独立驱动,独立转向。除前进、后退、四轮转向行驶等功能外,还具备蟹行运动能力,用于灵活避障以及大角度爬坡。更强大的功能还包括车体升降(在火星极端环境表面可以利用车体升降摆脱沉陷)、尺蠖运动(配合车体升降,在松软地形上前进或后退)和抬轮排故(遇到车轮故障的情况,通过质心位置调整及夹角与离合的配合,将故障车轮抬离地面,继续行驶)。

针对火星表面服役的复杂工况,中国科学院金属研究所自主研发了一种符合材料保证祝融号能够顺利巡视。这种由铝和陶瓷组成的新型复合材料能够满足轻量化、高耐磨性、高强度、高塑性的要求,超越了传统铝基碳化硅复合材料。

祝融号火星车导航相机拍摄图像

这张图由导航相机拍摄,镜头指向火星车尾部。图中可见火星车太阳翼、天线展开正常到位;火星表面纹理清晰,地貌信息丰富。

2020年7月23日12时41分祝融号随天问一号探测器由长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场发射升空。

2021年5月17日,祝融号火星车第一次通过环绕器传回遥测数据。

2021年5月19日,国家航天局发布火星探测天问一号任务探测器着陆过程两器分离和着陆后火星车拍摄的影像。图像中,着陆平台和祝融号火星车的驶离坡道,太阳翼、天线等机构展开正常到位。

2021年5月22日10时40分,祝融号火星车已安全驶离着陆平台,到达火星表面,开始巡视探测;2021年6月11日,天问一号探测器着陆火星首批科学影像图公布;2021年8月23日,祝融号火星车平安在火星度过100天,并且行驶里程突破1 000米。

截至2022年5月15日,祝融号火星车行驶里程1 921米,获得了大量宝贵的科学探测数据。譬如,根据它搭载的短波红外光谱显微成像仪和导航地形相机数据,科研人员在火星原位探测到含水矿物。

1 祝融号火星车开始巡视探测

祝融号火星车驶离着陆平台踏上火星表面,开启巡视探测之旅。火星车携带的前避障相机a/b、后避障相机a/b,拍摄了驶离着陆平台过程影像。

2 祝融号后避障相机近距离“看”降落伞与背罩

3 祝融号火星车转移坡道机构

该转移坡道机构折叠布置在着陆器顶端,它可实现前后两个方向的选择性抽展,并具有适应形貌复杂的火星表面的功能,能够确保祝融号火星车的平顺转移。

祝融号火星车搭载了6台科学载荷,包括:

(1)火星表面成分探测仪。它包括激光诱导击穿光谱仪(LIBS),短波红外光谱显微成像仪(SWIR)和微成像相机。LIBS(240~850 nm)用于元素组成分析;SWIR(850~2 400 nm)用于矿物和岩石的分析和识别;微成像相机(900~1 000 nm)可以获得探测目标的高空间分辨率图像。

(2)多光谱相机。它可获取着陆点周围的地形、地貌和地质背景信息,进行空间分析,获得岩石、土壤等可见近红外光谱数据;采集各种白天和黑夜的天空图像,以进行特定的大气、气象和天文研究。

(3)导航地形相机。它可拍摄广角图片,指导火星车的移动并寻找感兴趣的目标(岩石/土壤等);结合环绕器上搭载的高分辨率相机,将它们拍摄到的地面图像进行比对,可以校准火星表面的真实情况;为其他科学载荷寻找感兴趣的探测目标或区域。

(4)火星车次表层探测雷达。它可以探测火星土壤的地下分层和厚度。次表层探测雷达包含两个通道,低频通道(15~95 MHz)可以穿透10~100米的深度(空间分辨率为几米);高频通道(0.45~2.15 GHz)可以穿透3~10米的深度(空间分辨率为几厘米)。次表层探测雷达可以随火星车移动,持续收集地下雷达信号,探测地下物质的大小和分布特征,并在垂直和水平方向上约束地下分层结构,制约地下水冰和挥发物(如水合矿物质等)的分布。

(5)火星表面磁场探测仪。它可检测火星表面磁场,火星磁场指数以及火星电离层中的电流。其主要优点是可随火星车移动;与环绕器上搭载的磁强计协同观测,将对理解火星内部的演变具有极其重要的意义。

(6)火星气象测量仪。它可用于监测火星表面温度,压力,风场和声音等的时间和空间变化。在着陆之前,还可以在环火星轨道上收集温度和声音数据。