82個火星日祝融號行使808米 為什么火星車速度慢


82個火星日祝融號行使808米 為什么火星車速度慢

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根據央視新聞消息,今天中午天問一號的火星車——祝融號在火星上行走的距離達到808米,現在正在穿越地形復雜的地帶 。
【82個火星日祝融號行使808米 為什么火星車速度慢】祝融號里程突破800米是值得慶祝的事,但從5月15號登陸火星開始,它已經在火星行走了82個火星日了,這樣算下來差不多一天只走了10米,而且一個火星日還略長于地球日 。
那么問題就來了,為什么祝融號在火星上走得這么慢呢?
很多人第一時間想到的可能是火星車的功率和火星復雜的環境,事實上這兩個都不是主要因素,其實最主要的是它與地球通訊的延遲 。

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圖注:祝融號
雖日照有限,但火星車可以更快 。
祝融號使用的是太陽能驅動,它像蜻蜓翅膀一樣安裝了大大的太陽翼來收集太陽能 。相較于地球,火星距離太陽更遠,而且火星是有大氣層的,干燥的火星地表導致那里幾乎每天都有可能發生沙塵暴并遮擋陽光,因此火星車能夠獲取的太陽能確實會打折扣 。
在日照不足的前提條件下,核動力火星車就出現了,典型代表是好奇號火星車,它是由美國航天局(NASA)2011年發射,2012年8月成功登陸火星的探測器,到現在已經運行了9年 。
你猜好奇號現在走了多少米?

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圖注:好奇號的行駛軌跡和里程
在美國航天局官網可以查詢到好奇號的運行軌跡,截止我寫稿,它總共走了25.98公里,每年不到3公里 。
這么看來,相比較于好奇號,祝融號走得還算蠻快的了 。
其實,即便是在相對寒冷的火星,祝融號也有機會獲取足夠的能量來讓自己走得更快,因為它只有240公斤 。
只是其它一些因素讓它沒有必要走太快,也不能走太快 。
當然,火星復雜的地理和氣候是其中一個,這讓祝融號火星車經常需要進入“休眠”狀態 。

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圖注:火星沙塵暴和地球下雨一樣平常
火星車何時需要“休眠”?
首先,火星車的設計本身就不會太快,因為火星上是沒有高速公路的,到處都是石頭旮旯,它不可能跑太快 。
其次就是它經常需要進入“休眠” 。
一個原因是我們前面提到的火星沙塵暴,當揚起的沙塵遮擋了陽光時,祝融號就會進入“休眠”,等沙塵過了之后再行動 。

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圖注:沒有大氣的月球,一個腳印能保留很長時間
火星不像月球那樣一個腳印都能留個幾百年,它的大氣活動非常顯著,沙塵暴持續的時間很長 。如果我們以后有機會去火星旅行的話,除了火星更小的引力之外,我們的第一印象絕對是火星肆虐的沙塵暴 。
另外,晚上也基本不會行動 。而且由于大氣稀薄,火星的晚上不是一般的冷,行動的話很可能出現難以預料的狀況 。

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還有就是火星顯著的四季變化,當秋冬來臨時,火星表面光照明顯下降,火星車甚至還要進入“冬眠” 。
祝融號根據電池容量和火星溫度變化,配置有自主“喚醒”和“休眠”機制,它就是一直在這樣走走停停中度過82天的,所以慢是肯定的 。
只是一天走個10來米,總還是會讓人感覺不可思議,但如果你知道通訊有多困難的話,就也會覺得很正常了 。

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通訊速度慢、延遲很長
雖然火星是挨著地球的“鄰居行星”,但它距離地球是非常遙遠的 。最近時也有5500萬公里,最遠的時候達到4億公里 。
這樣的距離即便是光速也要3-20分鐘才能把火星的信息傳遞到地球,要建立通訊的話更難,它不僅有很長的延遲,“帶寬”也是慢的可憐 。
實際上,祝融號有兩種方式和地球取得聯系,要么直接聯系地球,要么通過中繼衛星,也就是環繞器 。

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圖注:火星車和地球的通訊方式
根據央視新聞的數據,通過環繞器和地球取得聯系的延遲是21分23秒,當我們接收到信息后把指令反饋過去已經是42分分鐘后的事了,這個還不算數據的傳輸和下載時間 。
不過通過環繞器的數據傳輸相對是較快的,如果讓祝融號直接聯系地球的話,網速慢到令人發指,速度差不多是16bps,每秒鐘只能傳輸2字節 。
火星通訊的困難,加上火星地面很復雜、很難走,這些條件結合在一起的最終結果是,地球這邊通常是1個火星日和火星車通訊1次 。

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然后,工作人員下載所有圖像以及前一天的所有其他觀察結果,對其進行分析,并決定第二天的運動方向,以免火星車“翻車” 。
所以,雖然我們現在地面上的汽車可以輕松達到100公里/小時,但是火星車的預設速度是很慢的,核動力的好奇號預設速度是每天200米,不過它基本不可能走出這個速度 。
當然,慢慢走也是很有必要的,畢竟把這樣一輛火星車送上火星是非常不容易的,而且它很貴,因為失誤報廢的話是巨大損失 。

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最后
祝融號的預設壽命是3個火星月,差不多就是地球上的92天,所以它很可能馬上就要退役了,希望能夠多帶給我們一些驚喜 。
其實這種預設壽命都是隨便說說的,大多時候都是遠遠超過這個期限的,比如月球車玉兔號,本來說好的3個月,結果運行了快3年 。

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圖注:好奇號的輪子磨破了