“勇氣號”和“機遇號”的特色

央視國際 2003年12月30日 19:06

　　“勇氣”號和“機遇”號的設計壽命是90個火星日（每個火星日為24.6地球時）。目前兩個探測器都進入巡航段，主要操作是軌道修正、狀態監測與對地球的通訊。目前“勇氣號”已經完成了2次軌道修正和2次姿態調整，“機遇號”也完成了1次軌道修正，它們的運行狀態良好。

　　著陸技術

　　火星著陸是困難的，很多探測器在這個環節出了問題，如前蘇聯的“火星-2”號和“太陽神-2”號、美國的“火星極地著陸器”。在以往的行星著陸器中，多采用降落傘、減速火箭等為探測器減速，最後利用著陸器“腿”來緩衝撞擊力，前蘇聯也採用過“單腿跳”技術，但沒有成功。“火星探路者”實驗了一種“廉價著陸技術”，即利用降落傘、減速火箭和氣囊減速，最後以較高的速度在火星著陸（15-25m/s），而不是通常軟著陸所需要的2-3m/s的速度。整個著陸器的結構和“俄羅斯套娃”很相像，氣囊在外層，然後是三角形花瓣結構的外殼，巡遊車包最裏面，從而有效降低了著陸風險。火星探路者的成功著陸使這種技術得到了推廣，“勇氣”號和“機遇”號以及歐空局“火星快車”攜帶的“獵兔犬-2”著陸器都採用這種著陸技術。

　　巡遊車技術

　　火星表面多火山坑和石塊，因此巡遊車的每個車輪都有獨立的驅動裝置和獨立的懸挂系統。從火星到地球的無線電通訊有20分鐘的時間延遲，巡遊車要有一定的自主能力，以便及時避開障礙，提高行駛速度，並擴大活動範圍。“火星探路者”的操作完全由地面控制中心控制，所以它的行駛速度很慢，活動範圍也限于著陸器附近10米。“勇氣”號和“機遇”號有更強的自主能力，最高速度可達5cm/s, 但考慮避障等因素，需要走走停停，實際上平均速度僅達1cm/s，每天可行走100m，整個壽命期間穿越火星表面距離為1000m。由於只有在正午前後4小時期間內，巡遊車才能從太陽得到充足的能量，因此要求巡遊車在此期間內儘快行走，而各種費時的探測任務多在晚間進行。歐空局的“獵兔犬-2”著陸器沒有巡遊車，只能依靠著陸器的機械臂探測著陸點附近幾米範圍的區域。

　　能源和熱控技術

　　火星晝夜的溫差在100度左右。著陸點的溫度範圍為-3~-96C。巡遊車的很多儀器需要保溫，如計算機、蓄電池等，保溫範圍在40C之間。為此，巡遊車的儀器艙採用了馬歇爾空間中心研製的一種新材料“氣凝膠”，這種新材料比硅輕1000倍，可以大大減輕探測器的重量和成本。“氣凝膠”僅在“星塵”號深空探測器上用過。

　　驅動巡遊車需要100W的功率。巡遊車的能源系統由太陽電池、蓄電池和放射性熱發生器組成。在正午前後的4個小時期間內，太陽光照充足，太陽帆板可提供140W的功率，8個放射性熱發生器可提供1W的功率。由於灰塵的覆蓋和季節的變化，90個火星日後，太陽帆板只能提供50W的功率。

　　取樣分析

　　在火星表面取樣並進行現場分析，是一項關鍵技術。當年美國的“海盜”號只進行了火星表面土壤的直接取樣分析，“火星探路者”號也只做到了對小塊岩石進行粉碎，然後進行現場分析。“勇氣號”和“機遇號”使用了岩石研磨工具，可對大塊岩石進行表面研磨，這比前幾次探測使用的取樣分析技術先進了許多。（北京航空航天大學徐世傑）