“祝融”探“火”

郑永春

历经惊险火星我来了！

2020年7月23日12时41分，中国在海南文昌航天发射场发射了天问一号探测器，经过5次轨道修正，于2021年2月10日抵达火星，被火星的引力捕获，成为火星的人造卫星。开始对火星表面进行遥感探测。天问一号包括环绕器（也叫轨道器）与着陆巡视组合体（简称着巡组合体）两部分。其中，着巡组合体中的巡视器——火星车，又是整个火星探测计划的焦点，航天人以中国古代神话中掌管火种的神仙的名字，将其命名为祝融号。

2021年5月15日早晨，环绕器与着巡组合体分离。分离后，环绕器抬升轨道高度，继续环绕火星，通过7套科学仪器对火星表面进行遥感探测。另一方面，它还是地球上的科学家与火星车进行通信的中继卫星，火星车获得的探测数据也要通过它才能传回地球。着巡组合体刚接触到火星大气层时，速度高达每小时2万千米，在短短的9分钟内，减速到0。

天问一号包括环绕器与着陆巡视组合体两部分（图片来源/国家航天局）

从接触火星大气，到登陆火星表面，全程只有短短的9分钟，但祝融号着陆时地球到火星的距离达3亿多千米，地面发出的遥控指令以光速传播，也要17分钟后才能抵达火星。这意味着，着巡组合体只能自主判断，想尽各种办法实现刹车减速，闯过这道鬼门关。如果减速不够，就会坠毁在火星表面。历史上，苏联数次、欧洲两次登陆火星失败，都发生在这一阶段，所以，着陆是所有探火任务中难度系数最高的。

祝融号成功登火，让中国成为世界上第二个成功登陆火星的国家，值得我们每一个中国人感到骄傲和自豪。

因“火”制宜，航天工程师的精巧设计

祝融号火星车重240千克，完全展开时长2.6米、宽3米、高1.85米。这辆由中国航天人自主研发的火星车，张开四片太阳能电池翼时，就像二一只翩翩起舞的蝴蝶。这是设计师在设计火星车时，看到了一个蓝色蝴蝶标本受到的启发。

为了避免“陷车”和“托底”，祝融号采用了主动悬架技术。火星表面地形复杂，既有容易陷车、难以翻越的沙土，还有容易刮擦底盘的石块，通过中国自主研发的主动悬架技术，祝融号火星车可以根据实时路况，将悬架的形态、刚度和阻尼调整到合适的状态，主动控制车身的高度和角度。遇到障碍时，抬起车轮，调整整车的重心，防止车轮下陷，避免底盘被石块卡住，顺利越过障碍物，大大提升脱困能力。

为了适应不同的路况条件，祝融号采用了多种行走方式。它既能沿着直线走，原地转向，边走边调整方向，还能像虫子一样蠕动着走，像螃蟹一样横行。这样一来，无论遇到什么样的地形，它都能找到适当的行走方式。

由于太阳光照到地球上需要8分钟，照到火星上需要10分钟，火星离太阳更遥远，相同条件下的太阳辐射强度只有地球表面的30%左右。为了得到足够的动力，祝融号配备了4块太阳能电池翼，其中2块还可以根据光照方向调整角度，以最佳入射角吸收太阳光，确保火星车有充足的能源。此外，祝融号走得很慢，巡航时的行驶速度仅为每小时40米，可以用龟速来比喻。遇到恶劣天气或光照不足时，它还会主动休息，原地避险。正是这一系列因“火”制宜的贴心设计，让祝融号在火星上走得安全，走得放心。

“地质学家”祝融号的科考之旅

祝融号要巡视的地方，位于火星上最大的盆地——直径达3300千米的乌托邦平原。

祝融号不仅是一辆车，更是一个机器人地质学家，它携带了6种科学仪器。

负责识别路况的是2台导航与地形相机，它们安装在火星车桅杆的顶端，就像人的双眼，给火星车提供导航支持。通过从不同角度看同一个目标，形成物体的三维影像。我们看到的具有震撼效果的火星照片，就来自它们的贡献。

火星表面不同的岩石和矿物，含有不同的物质。负责分析火星表面物质成分的有两台仪器。其中一台是多光谱相机，安装在桅杆顶部，通过获取物体在多个波段的反射光谱，就像识别人的指纹一样，分析

“着巡合影”图。火星车行驶至着陆平台南向约10米处，释放安装在车底部的分离相机，之后火星车退至着陆平台附近，分离相机拍摄了火星车移动过程和火星车与着陆平台的合影（图片来源/国家航天局）出不同的物质成分。

另一台是火星表面成分探测仪，由激光诱导击穿光谱仪和短波红外光谱仪组合而成。短波红外光谱仪与多光谱相机的探测原理相似。激光诱导击穿光谱仪像一根激光笔，向目标发射一束高能激光脉冲，岩石表面被烧蚀后，激发出的等离子体在冷却过程中发出独特的光谱。通过光谱测量，可以远程分析物质的元素组成，包括硅、铝、铁、镁、钙等十多种元素。这也是这种技术首次应用于中国的深空探测任务。

天问一号的环绕器和祝融号火星车上都有一台次表层探测雷达，通过主动发射和接收电磁波信号，探测地下结构。火星车上的雷达安装在车体底部，可以探测百米深处的水冰。火星车桅杆的顶端和底端，安装了2个相同的三轴磁通门探头（磁强计传感器），组成了磁场探测仪，这是火星上第一台移动式磁场探测仪。通过祝融号的直接测量，可以帮助我们了解火星壳层的剩磁信息，还能了解太阳风与火星大气或电离层的相互作用。

在火星车的桅杆顶部和甲板前端，分别安装了风、声传感器和温、压传感器，组成了一个移动气象站，长期观测火星表面的气温、气压、风速、风向和声音。这可以帮助我们追溯火星气候变迁的历史。

“千里之行，始于足下”，通过祝融号我们可以看到火星上的万古荒漠，河道遗迹，蓝色夕陽，渺小而珍贵的地球，感受到寒冷的温度和疾速的风，听到奇怪的声音。这些来自伙伴行星的独特信息，无时无刻不在提醒着我们，地球是人类的家园，生命的天堂。保护地球，就是保护人类的前途和命运。

（责任编辑/高琳 美术编辑/周游）