“祝融”探火探什么？

行星科学家认为，火星的演化跟地球有很多相似之处，“火星的今天可能是地球的明天，认知火星，可以更好地了解地球的未来。”2021年5月15日，在经历了296天的太空之旅后，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体，成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部。中国由此成为继苏联、美国之后，第三个真正“踏上”（成功着陆）火星的国家，也是首次火星探测即实现成功着陆的国家。在中国神话体系中，祝融是为华夏民族传下火种的创世祖神之一，教古人学会了用火。

中华文化源远流长，这个充满文化色彩的称号成为中国首个火星车的大名。祝融号火星车是天问一号全程呵护的“掌上明珠”。在飞行、环绕和着陆期间，环绕器和着陆器全程为它保驾护航，提供重要的通信、能量和动力服务。但是抵达火星表面后，着陆器将放出导轨，祝融号必须开机，在经历数天能量积累后，最终走出“温室”，依靠自身能力独立生存和工作。

祝融号怎么获取能量

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四成左右，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“蝴蝶形”太阳能电池阵列，确保足够的能量供应。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的工作寿命。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，它只能是“打不起，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℃，夜晚却能低于零下100℃，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。

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。例如美国的勇气号火星车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”（图片来源：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，6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”。不过，祝融号的核心使命是科研，任何机动性能都不如“行车规范”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每秒级别，连乌龟都跑不过。其次，谨小慎微，“走一步，歇两步”。需要经常停下来利用地形相机和避障相机等“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，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。正所谓“行车不规范，亲人两行泪”，即使在火星，祝融号也要牢记行车规范。

火星车前避障相机拍摄，图中可见着陆平台、坡道（图片来源：国家航天局）

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，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。祝融号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。它携带了六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，祝融号将所有宝贵数据储存起来，环绕器飞临其上空时，祝融号将信号上传并接收新指令，全程由环绕器直连地球。

祝融号“巡”什么

自由移动的祝融号将用其所携带的6台科学仪器，把火星表面各种细节直观地全方位展现出来。

1.导航地形相机。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。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。

2.多光谱相机。它可以详细分析地形、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。

3.表面成分探测仪。号称“黑科技”的表面成分探测仪，其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，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？

导航相机图像，图中可见火星车的太阳翼、天线展开正常到位（图片来源：国家航天局）

4.次表层探测雷达。利用这个“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。

5.表面磁场探测仪。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，这就需要表面磁场探测仪大展身手。

6.气象测量仪。能为祝融号提供火星的气象条件，让我们了解这颗神秘行星的“呼吸脉络”。综合下来，火星车要完成的科学探测任务有：火星巡视区形貌和地质构造探测，火星巡视区土壤结构（剖面）探测和水冰探查，火星巡视区表面元素、矿物和岩石类型探查，以及火星巡视区大气物理特征与表面环境探测。

祝融号巡视时，

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地为它服务，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上，它们能在多种轨道高度对火星进行整体性、全球性、综合性的研究。

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。

天问一号的重要意义

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”来形容火星，西方文化则把它想象成象征着灾祸的战神马尔斯（Mars）。人类进入航天时代后，对火星的探测掀起一波又一波的浪潮，但也面临着极为残酷的挑战。20世纪60年代，火星探测开局就是6次惨烈的失败，直到今天总成功率也仅为50%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史无前例的突破。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。宇宙是个整体，通过洞察火星的奥秘，我们也能一探地球的过去和未来，迈向更远的星辰大海。

来源：百科知识