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“勇气号”和“机遇号”的特色

央视国际 2003年12月30日 19:06

  “勇气”号和“机遇”号的设计寿命是90个火星日(每个火星日为24.6地球时)。目前两个探测器都进入巡航段,主要操作是轨道修正、状态监测与对地球的通讯。目前“勇气号”已经完成了2次轨道修正和2次姿态调整,“机遇号”也完成了1次轨道修正,它们的运行状态良好。

  着陆技术

  火星着陆是困难的,很多探测器在这个环节出了问题,如前苏联的“火星-2”号和“太阳神-2”号、美国的“火星极地着陆器”。在以往的行星着陆器中,多采用降落伞、减速火箭等为探测器减速,最后利用着陆器“腿”来缓冲撞击力,前苏联也采用过“单腿跳”技术,但没有成功。“火星探路者”实验了一种“廉价着陆技术”,即利用降落伞、减速火箭和气囊减速,最后以较高的速度在火星着陆(15-25m/s),而不是通常软着陆所需要的2-3m/s的速度。整个着陆器的结构和“俄罗斯套娃”很相像,气囊在外层,然后是三角形花瓣结构的外壳,巡游车包最里面,从而有效降低了着陆风险。火星探路者的成功着陆使这种技术得到了推广,“勇气”号和“机遇”号以及欧空局“火星快车”携带的“猎兔犬-2”着陆器都采用这种着陆技术。

  巡游车技术

  火星表面多火山坑和石块,因此巡游车的每个车轮都有独立的驱动装置和独立的悬挂系统。从火星到地球的无线电通讯有20分钟的时间延迟,巡游车要有一定的自主能力,以便及时避开障碍,提高行驶速度,并扩大活动范围。“火星探路者”的操作完全由地面控制中心控制,所以它的行驶速度很慢,活动范围也限于着陆器附近10米。“勇气”号和“机遇”号有更强的自主能力,最高速度可达5cm/s, 但考虑避障等因素,需要走走停停,实际上平均速度仅达1cm/s,每天可行走100m,整个寿命期间穿越火星表面距离为1000m。由于只有在正午前后4小时期间内,巡游车才能从太阳得到充足的能量,因此要求巡游车在此期间内尽快行走,而各种费时的探测任务多在晚间进行。欧空局的“猎兔犬-2”着陆器没有巡游车,只能依靠着陆器的机械臂探测着陆点附近几米范围的区域。

  能源和热控技术

  火星昼夜的温差在100度左右。着陆点的温度范围为-3~-96°C。巡游车的很多仪器需要保温,如计算机、蓄电池等,保温范围在±40°C之间。为此,巡游车的仪器舱采用了马歇尔空间中心研制的一种新材料“气凝胶”,这种新材料比硅轻1000倍,可以大大减轻探测器的重量和成本。“气凝胶”仅在“星尘”号深空探测器上用过。

  驱动巡游车需要100W的功率。巡游车的能源系统由太阳电池、蓄电池和放射性热发生器组成。在正午前后的4个小时期间内,太阳光照充足,太阳帆板可提供140W的功率,8个放射性热发生器可提供1W的功率。由于灰尘的覆盖和季节的变化,90个火星日后,太阳帆板只能提供50W的功率。

  取样分析

  在火星表面取样并进行现场分析,是一项关键技术。当年美国的“海盗”号只进行了火星表面土壤的直接取样分析,“火星探路者”号也只做到了对小块岩石进行粉碎,然后进行现场分析。“勇气号”和“机遇号”使用了岩石研磨工具,可对大块岩石进行表面研磨,这比前几次探测使用的取样分析技术先进了许多。(北京航空航天大学徐世杰)

(编辑:陈玥来源:CCTV.com)