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移民火星有什麽技術支持?

壹年前的昨天,20265438年2月18日,重達1多噸的美國第三代火星車“堅忍號”成功降落在Yezero撞擊坑,開始了沒有感情的“鉆工”幸福生活。到目前為止,它已經在火星上打了幾十個洞,並收集了大量樣本,用於下壹次“飛行”返回地球。

首先是核能。我相信很多人第壹眼就會發現好奇心和毅力和我們的祝融不壹樣,沒有太陽翼。這是因為它們是由核動力驅動的,或者從專業的角度來說,它們被稱為多任務放射性同位素熱電發生器(MMRTG),主要用於航天器的內核隔熱,也可以驅動火星車,廣義上可以認為是核動力。

“堅忍”號的MMRTG系統質量約45公斤。以4.8公斤二氧化鈈作為穩定供應的熱源,可產生約110瓦的電能,預計這壹發電水平將維持十多年。“好奇”號MMRTG系統初始階段可提供約125瓦的功率輸出,估計14後還有100瓦。兩個系統的核動力系統是相似的。

與我們“祝融”號火星車的太陽能電池板相比,MMRTG系統不僅功率更大,而且可以避免夜間或冬季供電不足的問題。更重要的是,由於火星上的風和沙塵暴,太陽能電池板表面會長期覆蓋灰塵,降低光電轉換效率。第二代美國火星車“勇氣”號和“機遇”號都遇到過這種問題,幾乎無解。

有趣的是,美國“洞察”號火星工作站最近遇到了太陽能電池板灰塵太多的問題。它的解決方法竟然是“以毒攻毒”,用機械臂抓起壹鏟火星灰塵,撒在自己的太陽翼上,去除自己身上的灰塵,就像大象洗“沙浴”壹樣,也不知道最後效果如何。中國“祝融”號火星車的解決辦法就是搖壹搖。它的四個太陽能翼中的兩個可以被人工控制,以在必要時清除灰塵並恢復光電轉換效率。

其實我們還有好奇號和毅力號的MMRTG系統,在嫦娥三號月球著陸器上成功應用,玉兔二號月球車的核心絕緣手段也使用了同位素電池。此外,中國將在2024年和2025年發射自己的“旅行者壹號”和“旅行者二號”,它們被稱為“星際快車”IHP-1和IHP-2探測器,它們使用放射性同位素熱電發電機(RTG)作為動力。

“堅忍”的第二項“黑科技”是裝備了機械臂,機械臂上有空心鉆等各種末端執行器。多年前,“毅力”號在火星巖石上鉆孔時,鉆頭轉盤被兩塊來自火星的小石子卡住,花了壹兩個月的時間才最終將它們取出並恢復功能。

事實上,機械臂幾乎是美國火星車和固定火星工作站的標配。除了早期的tiny sojourner,其他還有勇氣、機遇、好奇心、毅力,甚至鳳凰、洞察等固定的火星工作站都有配備。但是我們的“祝融”號火星車沒有配備機械臂,真的很可惜。我們只能“看、聞、問”火星巖石,卻不能“切”它們。

據說“祝融”確實有過帶機械臂的設計,但最後還是選擇了現在的方案。原因是供電不是問題,關鍵是我們沒想到會走這麽大壹步。我們第壹次自主探索火星,成功實現“繞、著陸、巡視”,已經是巨大的飛躍了。至於機械臂,對我們來說並不難。它在嫦娥五號著陸器上,但我們可以把它留給幾年後的“祝融二號”。據說下壹次探索火星,我們會采樣返回,趕上美國水平。

“堅忍”號的第三項“黑科技”是它搭載的“機智”號火星直升機。登陸火星壹年來,Wit飛行不少於12次,飛行時間不少於1309秒,飛行距離超過2.5公裏,大大提高了火星探測效率,擴大了探測範圍。

目前中國也在研制火星直升機,可能隨祝融二號登陸火星。但從目前的方案來看,他們基本都是在模仿美國人的“機智”。不過,美國的下壹代火星直升機已經在設計中,采用6軸旋翼設計。它的大小、飛行距離和飛行高度都遠高於現在的“機智”號,美國也在研制核動力的“蜻蜓”號飛行探測器,計劃於2026年送往滅霸的故鄉土衛六。在跟蹤國外技術時,也要“向前看”,瞄準美國第二代火星直升機。

值得壹提的是,將於明年發射的嫦娥七號將攜帶壹個看起來像帝王蟹的飛行探測器。它有六條長腿,可以在月球表面爬行或低空飛行。它的主要目的是尋找月球南極有水的直接證據。這也是我們的另類“機智”。當然,由於月球表面沒有大氣層,所以這個飛行探測器使用的是可重復使用的小推力火箭發動機,而不是像Wit那樣的旋翼。

在成功登陸火星壹周年之際,“不屈不撓”號做了大量重要工作。比如,除了孜孜不倦地打洞,它還首次在火星上成功合成了氧氣,為人類將來移民火星奠定了技術基礎。朱榮是我們的第壹個漫遊者。雖然它的技術水平還遠遠落後於毅力號和好奇心號,但相對於美國第二代火星車勇氣號和機遇號,它還是有壹些優勢的。目前,它正在火星烏托邦平原南部安全運行。

雖然“祝融”的壽命與美國火星車壹樣,標定為90個火星日,但它已經安全運行了278天以上,按照壹般規律可以運行十幾年,與“祝融二號”並駕齊驅。外界之所以很久沒有它的消息,是因為它已經運行很久了,無論是媒體還是航天界,都有壹顆平常心。來自火星的普通新聞不能成為新聞,這是壹種進步。畢竟我們不是韓國人,見過世面,也不用發射火箭來wow。