来源:新华网 发布时间:2021/10/25 21:31:34
选择字号:
飞上火星的“蓝蝴蝶”

 

火星、太阳与地球的位置不再呈一条直线,结束了日凌对地火通信的影响,与地球失联约一个月的中国首辆火星车“祝融”从4亿公里之外发回了状态正常的信号。此时北京已是深秋,乌托邦平原依然是盛夏。

太阳系第四颗行星午后的阳光好似地球上的黄昏,“祝融”在寂寞空旷、人迹未至的星球上昂着头,浑身金灿灿的,展开四片蓝色的翅膀,它的设计者说它像地球上的蓝色闪蝶。

爱探险的“男孩子”

中国航天科技集团五院火星车遥操作分系统副主任设计师金晟毅说,日凌期间的“祝融”就如同孩子去过夏令营,“我们牵挂着它,但很放心,因为设计它时已把各种可能发生的情况都想到了”。

五院火星车总体主任设计师陈百超说,一般的航天器如果这么长时间不对其进行地面控制,会很难维持正常状态,但是“祝融”有专门应对日凌及过冬的自主运行系统。

他说,五月登陆乌托邦平原的“祝融”已经行驶了1000多米,已经过的路途较平坦,有些小石块和沙丘。它将向南方行进,大约10公里以外有科学家感兴趣的泥火山。但这将是一段漫长的坎坷征途,或许需要两三年,途经大型沟壑。

在“祝融”之前已有五辆美国漫游车登陆火星,“祝融”虽是后来者,却有自己独特创新的一面,它是人类首辆主动悬架火星车。

这个创意来自有地面车辆工程专业背景的陈百超。“火星地形复杂,既有松软的沙地,又遍布石块,我们担心火星车在沙地发生沉陷。主动悬架可以让车子像爬虫蠕动迅速脱困。”

“祝融”仅用三个多月就跑了1000多米,比登月两年多的“玉兔二号”快得多。陈百超说:“‘祝融’能力更强,可靠性更高,记忆力好,冷热都不怕,因而敢于跑得更快更远。”

在五院天问一号探测器副总设计师贾阳的眼中,“祝融”是个喜欢探险的“男孩子”。它非常勤奋,只争朝夕,希望在火星冬季恶劣天气来临之前取得更多探测成果。

火星与地球之间距离遥远,“祝融”与地面单程通信时间约20分钟,因此设计师赋予“祝融”自主能力和处理复杂问题的能力,使它成为移动智能体。它每天只与地球通话一两次,可以自主规划路径、避障,可根据环境变化,自己决定何时休眠、唤醒。

设计师们曾在河北丰宁小坝子乡的一片河谷地为火星车开展野外试验,测试了它规划路径、自拍、根据太阳计算时间等性能。

“‘祝融’与环绕器之间的通信要在环绕器飞越上空时开启,所以时间对于‘祝融’很重要。如果有空间粒子造成车上计算机故障,‘祝融’会发生时间混乱。因此我们设计了一套算法,‘祝融’可根据阳光的轨迹粗略推算时间,很像野外生存。”贾阳说。

生存在火星

在地球上喜欢驾车旅行的贾阳曾带领团队研制过两辆月球车。“火星表面石块可能会比月球表面更多、更尖锐。在火星上开车没有地图,没有GPS,没有4S店,坏了没法维修。”

他说,火星上多沙尘,沙尘的积累会影响发电效率,“祝融”的太阳能电池片经过特殊设计,使沙尘就像荷叶上的水滴,风轻轻一吹就能吹走。

最初的设计中,“祝融”只有两片翅膀,但设计师们认为太阳电池片面积还需扩大,他们设想过蝙蝠翅膀以及柔性太阳翼等十多种方案。陈百超把各种方案的优点集成起来,又从蓝闪蝶的翅膀中找到启发,将太阳翼分两次展开。

“大家集思广益的过程就像在海边捡贝壳。”陈百超说。

陈百超造火星车的体会是越设计越难,曾遇到很多技术难题。“例如火星光照时强时弱,有散射光,到底对太阳翼发电有多大贡献我们一无所知。”

经过一年的试验研究,设计师们建立了火星上发电的理论模型。现在他们可以根据这个模型反推火星上的天气状况。

每个火星日比地球日长约40分钟,自从“祝融”登陆火星后,地面控制人员和设计师们也要按照火星时间每天推迟40分钟倒班,造成生物钟紊乱。

“虽然生活规律被打乱,但是每天能第一时间看到火星上的图像还是非常激动的。”金晟毅说。

中国印记

“祝融”在火星铁锈色的沙土上留下了中国足印。这是名副其实的中国印记,两道车辙中每隔一段都有个“中”字。

这是中国航天人将技术与艺术相结合,在火星沙地上表达对宇宙的浪漫。

“在‘祝融’两个后轮加上‘中’字不仅具有象征意义,也有技术需求,主要目的是测量车的滑移率。车轮周长1米,如果前后两个‘中’字之间的距离是1米,就表明车正常行驶;如果两个字距离明显缩短,就说明车在打滑,可能发生沉陷。”贾阳说。

“设计火星车时,我们开展了多轮头脑风暴,借鉴各种设计思路的有益之处,不但要设计一辆能够在火星表面正常工作、功能强大的火星车,而且要设计出一辆代表中国航天水平的漂亮的火星车。”贾阳说。

在火星车完成后,设计师们想用中国文化元素把火星车打扮得更漂亮。艺术家苏大宝将书法、篆刻的表现手法结合起来,创作了九叠篆“火”字,图案中可以看出“中国、火星”四个字。在发射前,这个精心制作的图案被小心翼翼地安装到以火神命名的火星车头上。

喜爱仰望星空的贾阳也想象了“祝融”在火星上能看到的天象奇观。“‘祝融’为人类增加了观察太阳系的火星视角,加深我们对宇宙的认知,让我们继续思考那古老的命题:我是谁?从哪里来?到哪里去?”

 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: