完成既定探測任務(wù)，獲取約10GB原始科學(xué)數(shù)據(jù)
“祝融號”的火星100天(科技自立自強(qiáng)·逐夢深空)
本報(bào)記者 馮 華
《 人民日報(bào) 》( 2021年08月31日 第 13 版)
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截至8月30日，“祝融號”火星車已在火星表面行駛達(dá)100天。100天里，“祝融號”在著陸點(diǎn)以南方向累計(jì)行駛1064米，搭載6臺科學(xué)載荷，共獲取約10GB原始科學(xué)數(shù)據(jù)。目前，火星車狀態(tài)良好、能源充足，將繼續(xù)向著陸點(diǎn)以南古海陸交界方向行駛，以獲取更豐富的科學(xué)探測數(shù)據(jù)。
“祝融號”火星車在火星表面行駛已達(dá)100天！
8月30日，國家航天局發(fā)布消息，我國首次火星探測任務(wù)于5月15日成功實(shí)現(xiàn)火星著陸，5月22日“祝融號”火星車安全駛離著陸平臺，到達(dá)火星表面開始巡視探測，截至8月30日已在火星表面執(zhí)行科學(xué)探測任務(wù)100天。
火星車當(dāng)前狀態(tài)怎么樣？100天里，“祝融號”都做了哪些工作？后續(xù)在火星上還將面臨哪些挑戰(zhàn)，繼續(xù)開展哪些巡視探測任務(wù)？
累計(jì)行駛1064米，目前狀態(tài)良好、能源充足
“祝融號”火星車的設(shè)計(jì)壽命是90個火星日(92個地球日)。專家介紹，巡視探測期間，“祝融號”火星車按照“七日一周期，一日一規(guī)劃，每日有探測”的高效探測模式運(yùn)行。
我國首次火星探測任務(wù)工程總設(shè)計(jì)師張榮橋表示，目前，“祝融號”火星車已圓滿完成90個火星日的既定探測任務(wù)，已進(jìn)入拓展任務(wù)階段�！疤靻栆惶枴比蝿�(wù)的飛行控制工作也從集中飛控轉(zhuǎn)入長期運(yùn)行階段�！敖刂�8月30日，火星車在著陸點(diǎn)以南方向累計(jì)行駛1064米。目前，火星車狀態(tài)良好、能源充足�！睆垬s橋說。
我國首次火星探測任務(wù)探測器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師孫澤洲說，自“天問一號”探測器著陸火星以來，“祝融號”火星車逐步建立工作狀態(tài)，完成狀態(tài)檢查和環(huán)境確認(rèn)后，于5月22日成功駛上火星表面開始巡視探測。當(dāng)前，“祝融號”火星車處于巡視區(qū)當(dāng)?shù)氐南募�，氣象環(huán)境較好，火星車搭載的載荷全部開機(jī)探測。
對于火星車的表現(xiàn)，孫澤洲評價為非常優(yōu)秀�！斑@次火星車在熱控方面也有一些新的技術(shù)應(yīng)用，比如我們用太陽集熱器把太陽能轉(zhuǎn)化成熱能，使火星車在火星表面，尤其在火夜的時候，能夠處于一個相對比較理想的溫度水平。從目前在軌運(yùn)行的情況來看，跟我們的預(yù)期非常相符�！睂O澤洲說。
“在火星車進(jìn)行巡視探測的過程中，環(huán)繞器也承擔(dān)了很重要的角色，發(fā)揮了出色的作用。”孫澤洲說，環(huán)繞器完成多次軌道維持，穩(wěn)定運(yùn)行在中繼通信軌道，為火星車進(jìn)行中繼通信，同時通過優(yōu)化調(diào)整器上設(shè)備工作模式，成功應(yīng)對火星陰影遮擋帶來的能源問題。“環(huán)繞器這段時間主要是以數(shù)據(jù)中繼為主，為火星車提供了一個最好的中繼服務(wù)。每天除了要進(jìn)行中繼軌道的維持，還要給火星車進(jìn)行數(shù)據(jù)的中繼。在這個過程中，環(huán)繞器的各項(xiàng)狀態(tài)、各項(xiàng)產(chǎn)品系統(tǒng)的性能狀態(tài)都非常穩(wěn)定。”孫澤洲說。
據(jù)了解，截至8月30日，環(huán)繞器在軌運(yùn)行403天，距地球約3.92億千米。目前，環(huán)繞器、火星車各設(shè)備功能性能良好，能源平衡，各系統(tǒng)工作正常。針對兩器在軌運(yùn)行后續(xù)階段可能出現(xiàn)的新模式、新狀態(tài)，研制隊(duì)伍對飛行方案預(yù)案進(jìn)行了復(fù)核、完善，并開展必要的地面驗(yàn)證和模擬演練，確保兩器在軌飛行穩(wěn)定可靠。
搭載6臺科學(xué)載荷，為研究火星提供數(shù)據(jù)支持
我國首次火星探測任務(wù)探測器地面應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師劉建軍介紹，今年2月“天問一號”探測器進(jìn)入火星軌道后，環(huán)繞器在停泊軌道對著陸區(qū)進(jìn)行了詳查并獲取了高分辨率地形數(shù)據(jù)，一方面為著陸點(diǎn)選取和火星著陸工作提供支持，另一方面通過分析地質(zhì)背景情況，制定了“祝融號”火星車長期、中期和短期3個不同階段的科學(xué)探測規(guī)劃。
“祝融號”火星車上共搭載了導(dǎo)航地形相機(jī)、多光譜相機(jī)、表面成分探測儀、表面磁場探測儀、次表層探測雷達(dá)、氣象測量儀6臺科學(xué)載荷。在火星巡視探測期間，這6臺科學(xué)載荷全部開機(jī)。
“我們大概每天都會有行駛的過程，主要有兩個科學(xué)儀器在工作，一個是次表層探測雷達(dá)，還有一個是氣象測量儀，在行駛過程中可以邊走邊看。另外還有4個科學(xué)儀器在火星車停止下來進(jìn)行就位探測的時候開啟探測。到目前為止，6臺科學(xué)儀器一共獲取了約10GB的原始數(shù)據(jù)�！眲⒔ㄜ娬f。
據(jù)介紹，這些科學(xué)載荷的分工大致如下：導(dǎo)航地形相機(jī)獲取沿途地形地貌數(shù)據(jù)，支持火星車路徑規(guī)劃和探測目標(biāo)選擇，并用于開展形貌特征與地質(zhì)構(gòu)造研究；次表層探測雷達(dá)獲取地表以下分層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，用于淺表層結(jié)構(gòu)分析，探尋可能存在的地下水冰；氣象測量儀獲取氣溫、氣壓、風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)，用于開展大氣物理特征的研究；表面磁場探測儀獲取局部磁場數(shù)據(jù)，與環(huán)繞器磁強(qiáng)計(jì)配合，探索火星磁場演變過程；表面成分探測儀、多光譜相機(jī)獲取特定巖石、土壤等典型目標(biāo)的光譜數(shù)據(jù)，用于元素和礦物組成等分析研究。
“從科學(xué)數(shù)據(jù)方面，這6臺科學(xué)載荷獲取的數(shù)據(jù)已經(jīng)完成相關(guān)處理和質(zhì)量驗(yàn)證工作，并形成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，中國月球與深空探測網(wǎng)日前已面向國內(nèi)科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開放數(shù)據(jù)申請，后續(xù)將以月為周期組批發(fā)布科學(xué)數(shù)據(jù)�！眲⒔ㄜ娬f。
劉建軍介紹，火星車的行駛路線是向著陸點(diǎn)以南、海拔高度不斷抬升的古陸地方向行駛，以沿途的石塊、沙丘、撞擊坑、溝槽、疑似泥火山等為探測目標(biāo)。“這些都是科學(xué)家很感興趣的探測目標(biāo)，可以為火星的地形地貌提供新的數(shù)據(jù)支撐。比如火星車拍攝到的亮色的月牙狀沙丘，與以往國外探測到的暗色沙丘不同，對它的研究有助于我們進(jìn)一步認(rèn)識火星的環(huán)境、氣候以及演化過程。再比如氣象測量儀獲取到了火星表面氣壓、風(fēng)速等最新數(shù)據(jù)，都更新了我們對探測區(qū)域的認(rèn)知。比如氣壓，我們以前通常認(rèn)為火星上的氣壓大概是我們地球上的1%，那么現(xiàn)在測下來大概是1/120。”劉建軍表示，大量數(shù)據(jù)的積累，將為今后科學(xué)家更加深入了解火星、研究火星提供數(shù)據(jù)支持。
將繼續(xù)向著陸點(diǎn)以南行駛，有望開啟高難度探測
完成既定探測任務(wù)后，“祝融號”火星車還將進(jìn)行哪些科學(xué)探測？
孫澤洲告訴記者，火星車已進(jìn)入拓展任務(wù)階段。“根據(jù)當(dāng)前的火星車工作狀態(tài)，我們將繼續(xù)保持高效探測模式，繼續(xù)向著陸點(diǎn)以南古海陸交界方向行駛，獲取感興趣目標(biāo)的科學(xué)探測數(shù)據(jù)；環(huán)繞器將擇機(jī)進(jìn)入遙感使命軌道，開展火星全球遙感科學(xué)探測，兼顧火星車拓展任務(wù)階段的中繼通信�！�
再過不久，“祝融號”火星車還將迎來日凌現(xiàn)象。專家解釋，9月中旬至10月下旬，火星、地球?qū)⑦\(yùn)行至太陽的兩側(cè)，且三者近乎處于一條直線，也就是出現(xiàn)日凌現(xiàn)象。由于受太陽電磁輻射干擾的影響，器地通信將中斷約50天，環(huán)繞器和火星車將轉(zhuǎn)入安全模式，停止探測工作。
“日凌現(xiàn)象出現(xiàn)之后，我們整個探測方案要作調(diào)整，要轉(zhuǎn)到環(huán)繞器以實(shí)現(xiàn)全球環(huán)繞為主，同時兼顧火星車的巡視探測蹤跡。這是我們一次實(shí)現(xiàn)‘繞、著、巡’整體任務(wù)的一個綜合考慮。后續(xù)工程系統(tǒng)還會精益求精，力爭為我們的科學(xué)研究獲得更多有效的探測數(shù)據(jù)�！睆垬s橋表示。
據(jù)了解，日凌結(jié)束后，環(huán)繞器將擇機(jī)進(jìn)入遙感使命軌道，開展火星全球遙感探測，獲取火星形貌與地質(zhì)結(jié)構(gòu)、表面物質(zhì)成分與土壤類型分布、大氣電離層、火星空間環(huán)境等科學(xué)數(shù)據(jù)，同時兼顧火星車拓展任務(wù)階段的中繼通信。而火星車將繼續(xù)保持高效探測模式，并且有望開啟“高難度”探測�！斑@一次的90個火星日我們走得相對比較保守。隨著后續(xù)任務(wù)的推進(jìn)，可能還可以做一些更極限的測試，為后續(xù)我們在其他地外天體的自主巡視探測任務(wù)積累更豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲備。”孫澤洲表示。
