火星正式进入寒冷的冬季 地面温度跌破零下100多摄氏度

2020年，中国的田文一号、美国的毅力号和阿联酋的希望号三个火星探测器抵达地球最近的邻居火星的轨道。其中，中美探测器在火星表面释放了火星车，对火星表面的地形地貌、岩土成分、大气和磁场等进行了实地考察，均取得了丰硕的成果。

祝融抵御低温和沙尘暴的能力

中国的祝融号火星车在火星北半球乌托邦平原的一个低洼地区着陆。从去年5月到今年5月中旬，祝融在火星表面的总里程达到了1921米。在轨的田文一号和火星表面的祝融已经对火星进行了三维探测，并向中国地面探测中心发回了940GB的海量数据。中国科学家正在深入解读、分析和研究这些数据。

祝融号火星车着陆后，利用其高分辨率相机在乌托邦平原着陆区上空监测到几次大规模沙尘暴。大部分阳光被覆盖天空的灰尘阻挡了。从图片上看，火星表面呈现出一片漆黑、暗黄色的环境，这进一步显示了火星表面恶劣的、没有生命的自然环境。

祝融火星车的结构设计充分考虑了火星表面的恶劣环境，特别是在应对低温和灰尘入侵方面。例如，为了应对火星冬季的低温环境，火星车电池板的“翅膀”中间和车身车顶上方有两块圆形透明膜。它的学名是“集热窗”，可以在太阳光线到达薄膜后，将部分热量保留在月球车体内，从而保证月球车内部的各种仪器设备不受低温影响。

为了应对火星表面强烈的尘埃环境，朱荣也有高效的措施，主要有四个特点。第一，太阳能电池板有方向跟踪功能，就像“向日葵”一样，随着太阳在空中的移动方向而转动；二是面板表面覆盖了一层特殊材料，可以有效隔离灰尘的附着，有气流时灰尘很容易被吹掉；第三，面板在运行时会有一定的倾斜角度，灰尘会在重力的作用下自然落下；第四，在强风沙天气条件下，祝融可以改变运行方式，尽可能降低能耗。

祝融已经进入冬眠状态。

五月过后，火星北半球正式进入冬季。就连白天的最高气温也降到了零下20摄氏度以下，晚上的最低气温甚至降到了零下100摄氏度。此外，冬季火星上仍然频繁发生沙尘暴，太阳光线的高度角变得很低。这时，太阳辐射强度大大降低。

在这样的情况下，祝融火星车的能源供应能力逐渐减弱，相关隔热措施的能耗进一步增加。因此，为了应对这种恶劣的自然环境，最大限度地保证火星车的安全，按照既定的设计方案，祝融火星车已经转入冬季模式运行，即不再进行探测活动，实施了临时“冬眠”策略。

由于祝融火星车可以自主探测太阳辐射强度的变化，当太阳辐射逐渐增加并达到一定程度时，它会自动从冬眠中恢复。预计到今年12月，随着火星北半球春天的到来和严重沙尘天气的消散，朱荣将再次“披挂上阵”，继续开展相应的探测活动。

为什么美国人的毅力不需要睡觉？

无论是火星车还是月球车，这种着陆探测器要在地外天体上行驶，最重要的是有效充足的能源供应。历史上，人类研制的探测器有两种供能方式，一种是利用太阳能，一种是利用核能。太阳能或核裂变释放的能量转化为电能，供探测器本身和各种仪器设备运行时使用。

之前我国发射的玉兔号月球探测器和祝融号月球车一样，采用的是太阳能供电方案。这种供电方式受大气温度和自然环境的影响很大。如果太阳高度角小，环境充满灰尘，太阳辐射强度会明显减弱，朱荣就面临这样的问题。同样，美国此前在火星上发射的洞察号探测器也会定期进入“冬眠”状态。

美国之前发射的好奇号火星车和最近发射的坚忍号火星车都采用了核动力供电方式，即使用放射性同位素热发生器供电。车体装载了放射性元素，通过放射性衰变持续供应能量，因此基本不受火星表面尘埃和漫长冬季的影响。

从某种意义上说，与太阳能供电相比，核电的供电方式更加稳定。另外，由于动能保障强，探测范围和速度都优于太阳能供电。但从祝融和恒心的对比来看，中国的火星车在某些方面也是有优势的，比如六轮驱动设计，一些仪器设备性能更先进，理论上使用寿命不限。这些毅力都“望尘莫及”。

中国虽然在太空探索方面起步较晚，但发展速度一点也不慢，在很多方面都有赶超之势。无论是从月球返回地球，还是天宫空间站的建设，都吸引了世界的目光。未来我国在玉兔三号月球车和海王星探测器的研制中将采用核动力供应的设计模式。此外，中国自主研发的霍尔发动机将大大提高航天器的推力效率。在不久的将来，中国一定会进入太空探索的星际时代！