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祝融火星車将失聯半年?遭遇火星北半球冬季和沙塵暴:準備休眠

英國《每日郵報》在3月14日報道了阿聯酋的火星探測器“希望号”發現了火星正在形成一場大規模的沙塵暴,其進展速度很快,因此很多朋友第一時間就想到了正在火星北部執行任務的“祝融号”火星漫遊車。

幸運的是那個沙塵暴的方向并沒有沖着祝融号火星車工作的方向過來,但這次卻逃不過了,據中新網3月25日報道,火星北半球真進入秋季,火星沙塵暴多發,祝融号将進入“花式”睡眠期,未來可能“随時失聯”。

火星沙塵暴有多厲害?機遇号就是這樣挂掉的!

2018年6月份,機遇号登陸地“鷹撞擊坑”所在的子午線高原上開始出現局部沙塵暴,從6月1日火星軌道勘測器(MRO)拍攝的照片中發現了其範圍正在不斷擴大,最初的規模就達到了1000千米。

2018 年 5 月 31 日至 6 月 11 日期間不斷增長的沙塵暴

來自MRO和MARCI團隊給出了火星的天氣報告,表明這場沙塵暴暴持續時間可能會比較長,盡管當時距離火星車還很遠,但已經開始影響大氣不透明度,其太陽能電池發電效率将急劇下降。

機遇号火星車是一輛于2004年1月25日登陸火星的探測車,其原本設計運行時間是90個地球日,但其一直工作到了2018年,超過設計時間30倍以上,其十幾年工作時間裡,其漫遊距離達到了45.16千米,有大量震驚科學家的發現。

曾在2007年有驚無險地度過了席卷火星全球的超級沙塵暴,因此科學家認為機遇号也将度過2018年這次沙塵暴,因此科學家為它在6月4日和6月5日制定了計劃,準備其充電角度最大可能為電池充電與降低功耗。

但顯然人算不如火星算,火星沙塵暴迅速發展,6月3日時機遇号的太陽能電池還能産生468瓦·時的電力,但到了6月4日就下降到了345瓦·時,到了6月6日隻剩下133瓦·時,這下NASA才有點慌了,因為機遇号從未見過如此大規模的沙塵暴。

6月10日時,火星沙塵暴面積覆蓋已經達到了4100萬平方公裡了,差不多是火星總面積的1/4多,并且還在不斷擴大,6月11日,NASA的機遇号團隊給出指令讓其休眠,然後一直到第二天早上,還曾“醒來”與MRO做了短暫的通信,6月12日後再次進入休眠狀态,令人遺憾的是,這次機遇号再也沒有機會醒來了。

2018年6月20日,火星沙塵暴已經覆蓋了全球,一直到2018年9月上旬,火星大氣不透明度指數指數才開始低于1.5(沙塵暴最厲害的時刻指數為5.5),9月19日時候NASA開始準備喚醒機遇号,但一直到10月初甚至持續到11月27日,NASA總共向機遇号發出了359次指令,完全沒有回應。

機遇号的最後一張照片

2019年2月12日,美國國家航空航天局在進行了最後一次喚醒嘗試失敗後宣布機遇号任務正式結束。

  • 火星幾乎沒有大氣,為何沙塵暴那麼厲害?

火星表面的平均大氣壓隻有600Pa,是地球海平面标準氣壓(101kPa)的0.6%,就算是火星“狂風”,吹到“臉上”也是微風,怎麼會吹起沙塵?

主要有幾個原因,首先火星大氣主要成分是二氧化碳,這讓火星表面受熱以及大氣溫升比較快,并且陰暗面以及夜間溫度又很低,這讓火星風速很高,據Mars Express(歐空局火星探測器)記錄到的火星風速曾高達150千米/小時。

火星上的雲

火星大氣層中的風速需要達到18至22m/s(65~79千米/小時)才能将微小的顆粒從火星表面帶走,而且火星特殊環境會讓這些塵埃在大氣層中停留非常久,因為火星塵埃非常幹燥,沒有水汽凝結增重,因此一旦飛升後就會難以沉降。

2001 年 6 月沒有沙塵暴的火星(左)和 2001 年 7 月有全球沙塵暴的火星(右),

所以火星沙塵暴确實影響面很大,但它影響的不是像《火星救援》中将返回地球的火箭吹倒,因為這是不可能發生的,但它遮天蔽日能将以太陽能電池為動力的火星探測車置于死地。

火星沙塵暴來襲,“祝融号”有啥花招頂住危機?

祝融号是我國的第一輛火星車,于2021年5月14日成功登陸火星北半球的烏托邦平原,迄今為止已經在火星上平安工作大半年了。其任務是研究當地的地形和地質、檢查土壤和任何冰含量、調查元素、礦物和岩石與大氣采樣等任務。

火星車總重240千克,高1.85米,由四個太陽能電池闆供電,保溫則有10個罐子中的正十一烷完成,白天吸收熱量并融化,晚上固化并釋放熱量保證祝融火星車度過寒冷的火星之夜。

應對火星沙塵暴,祝融号有辦法

首先當然是休眠大法了,這個都是繞不過去的坎,再也沒有比“睡一覺”更節省能量了,等到沙塵散去,祝融号又将“活過來”繼續執行任務。

然後則是其特殊塗層,讓灰塵難以沾身,據811所火星車太陽電池設計師王文強介紹,其太陽能電池表面的塗層不容易沾上灰塵,據此前的數據對比,“祝融号”的電流衰降率為2%至3%,遠遠低于國外火星車6%至9%的衰減率。

最後則是一個“抖”字訣,即使粘上了灰塵也不怕,可以讓太陽能電池抖動讓灰塵脫落,保證祝融号平安執行任務。

另一個問題是火星北半球的冬季即将到來,由于火星距離太陽距離是地球的1.5倍左右,其輻照強度本身就隻有地球的一半,并且由于火星自轉軸更為傾斜,因此到了秋冬季節,則更是隻有地球的30%。

因此太陽能電池恐怕無法獲得足夠的能量,因此如何度過漫長的冬季?八院811所深空探測專家金波透露,祝融号火星車将持續休眠至第二年的春天。各位猜猜看究竟要多久?

由于火星的軌道要比地球遠得多,因此火星的恒星年為687天,總共分為24個月,每六個火星月一組分為四組為一個季節,每組的前五個月有二十八個火星日,第六個月隻有二十七個火星日,每年最後一個月在閏年會多包含閏日,一般一個火星年的四季分布如下:

估計大家有點懵逼了,現在對應的火星啥日子呢?火星元年開始,對應的是地球上的公元一九七零年四月二十八日,這是啥日子?火星二号探測器着陸的那年反推回來的火星年第一天,就是1970年4月28日,那麼現在是啥時候啥月份呢?

現在是火星28年15月11日,那麼對應的季節就是霜降月(按地球北半球氣候分配,火星南半球将迎來夏天),而到春天還有差不多6個多月,也就是至少半年!

所以祝融火星車将要休眠半年?我的天哪!居然不查不知道,一查真吓了一跳,原本種花家還以為這是沙塵暴休眠那麼一會,結果居然是半年(地球年)!這會開始要到9月份才能和大家再相見了。

延伸閱讀:毅力号也要休眠等半年?

NASA的毅力号火星車也在火星北半球執行任務,距離祝融号還真不太遠,所以毅力号也要休眠半年?其實毅力号用的是核電池,它不受火星北半球太陽輻射能降低的影響,不過沙塵暴出現可能會讓它的行動受阻,因此未來幾天也許會停止行動,但沙塵暴一旦散去,它應該會重新展開工作

參考:

https://www.chinanews.com.cn/gn/2022/03-25/9711310.shtml

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