齐鲁晚报记者　于梅君　　

　　在电影《火星救援》里,沙尘暴给登陆火星的宇航员带来了致命威胁。火星拥有可席卷全球的沙尘暴,规模大到甚至能在地球上用望远镜观察到。

　　目前,火星北半球已进入秋季,沙尘天气增多,那么,咱的“祝融号”火星车该如何应对沙尘暴?据国家航天局探月与航天工程中心介绍,相比刚着陆时,“祝融号”身上已披了一层薄薄沙尘,不过目前尚未影响到能源供应。一旦遭遇巨大沙尘暴,“祝融号”就会自主“休眠”。

祝融号发回自拍照:已是满面尘埃

　　如今,火星表面上有三辆火星车正在执行任务,美国好奇号、美国毅力号和中国祝融号,好奇号在盖里撞击坑内行驶,毅力号在杰泽罗陨石坑内行驶,祝融号在乌托邦平原南部行驶,各自执行使命。

　　日前,“天问一号”环绕器近火点再次经过火星车巡视区域上空,拍摄了“祝融号”巡视区0.5米分辨率影像图,图中“祝融号”火星车行驶路线清晰可辨。截至2022年3月24日,“祝融号”在火星表面工作306个火星日,累计行驶1784米,“天问一号”环绕器在轨运行609天,距地球2.77亿千米,当前两器运行正常。

　　“祝融号”火星车也从火星表面传回自拍照,相比刚着陆时拍的照片,可以看出火星车表面已积累了一层薄薄沙尘。同时,通过火星车的遥测信息判断,太阳翼的发电效率受到一定影响,但能源仍然充足。为了应对沙尘覆盖,火星车太阳翼进行了特殊设计,以应对沙尘引起的发电效率下降问题,不过,当前能源状态足以支持火星车继续行驶并开展探测。

　　工程团队监测发现,从今年1月下旬开始,火星北纬60°以北区域开始出现明显的风沙活动。2月份出现局部沙尘暴,典型地物被大量沙尘覆盖,难以分辨。

　　火星气候环境复杂,其中,火星沙尘暴会直接影响火星车的能源获取,影响其生存。历史上,美国的“机遇号”火星车,就因太阳电池阵被沙尘覆盖而“停工”。

　　沙尘暴、尘埃堆积、低温……“祝融号”火星车之所以能在恶劣的环境中“活”下来,这与其花式“睡觉技能”有关。

　　通过近日“祝融号”传回的自拍照,我们可以看出,火星车表面已积累了一层薄薄沙尘。当巨大沙尘暴袭来时,“祝融号”接收的太阳能量将急剧下降,它就会进入“休眠”模式,待“沙过天晴”,它又会“醒”过来。

　　中国航天科技集团八院811所火星车太阳电池设计师王文强介绍,研制人员在火星车的太阳电池玻璃盖片表面做了特殊涂层,使其不易沾染灰尘,即便沾了灰尘,也可通过振动将其抖落。使用该涂层后,“祝融号”的电流衰降率为2%至3%,远低于国外火星车6%至9%的衰降率。

　　在火星北半球进入深秋季节后,光照强度会持续减弱。此时,火星表面太阳辐照强度仅约为地球表面的30%、月球表面的20%,火星车能源获取将进入“告急状态”。对此,研制人员的应对策略是:让火星车“冬眠”,并持续到第二年春季。

　　相比月球车,火星车的“休眠唤醒”有何不同?八院811所深空探测专家金波说,月球车的“休眠唤醒”,主要解决其如何在低温环境下度过漫长而寒冷的月夜,而火星车的“休眠唤醒”,主要针对火星沙尘暴及冬季环境。

　　金波表示,月球车的“休眠唤醒”需要人工干预。而火星车的“休眠唤醒”是全自主的。为增强能源获取能力,提高火星车在火星上的生存能力,中国航天还首次在轨应用了最大功率跟踪(MPPT)技术。八院811所火星车电源控制器设计师陈达兴说,“其跟踪精度高达98%,相比传统电路,提高了太阳能电池20%的利用效率。”

沙尘暴一刮数月,火星像暗红色灯笼

　　火星是一个非常干燥且长期尘土飞扬的地方,一年中有四分之一时间,都笼罩在漫天飞舞的狂沙之中。火星沙尘暴速度高达每秒180多米,而地球上的12级台风也不过每秒32.6米。火星土壤含铁量甚高,空气中充斥着红色尘埃,火星沙尘暴一旦刮起来,可持续三个多月,从地球上望去,就像一个暗红色灯笼。

　　从轨道卫星监测情况看,火星地表上方30000米到50000米内,都覆盖着大量粉尘。

　　科学家利用高分辨率模型,发现火星沙尘暴内部有一团厚厚的“沙尘袋”,这个“沙尘袋”可能在太阳光作用下加热,引起周围大气层迅速升温。然后热气带着沙尘以极快速度飞向天空,就像火箭升空一样,科学家把这种沙尘暴称作“火箭沙尘暴”。由于沙尘颗粒产生摩擦,“火箭沙尘暴”可能充满静电力,进而产生奇异的闪电球。

　　每年火星都会有几场大的尘暴,然后扩展到像一个大洲面积大小的区域并持续数周。全球性尘暴大概平均每3个火星年(5.5个地球年)发生一次。1971年,抵达火星的第一颗人造卫星“水手”9号,在进入火星轨道后,就发现火星上正在发生全球性沙尘暴,火星表面70到80千米的高空被尘埃笼罩,根本无法观测,尘暴持续了几个月才结束。　　　“勇气”号与“机遇”号也在2007年遭遇了火星全球沙尘暴,太阳能电池阵发电量巨减。

　　火星的沙尘粒子非常细小且带有微静电,它们会附在任何物体的表面,甚至钻入机器设备内部,使其发生故障无法正常运转。所以,如何设计在火星上使用的机器设备,让火星沙尘尽量不落在机器表面或进入内部,对工程师来说是个挑战。

火星沙尘暴威力,其实不如地球台风

　　研究表明,火星沙尘暴会形成80公里高的尘塔状结构,这种强烈的风暴足以将火星表面的蓄水池“吸干”。这项研究基于2018年火星天气数据,当时遮天蔽日的尘暴席卷了整个火星,导致美国宇航局“机遇号”探测器出现意外而终止。

　　科学家表示,火星每隔十年左右就会出现这种巨大尘塔结构的全球性风暴,正常情况下,这些灰尘大约一天时间就降落至火星表面,但在全球风暴期,尘塔结构会持续数星期,这将解释火星表面出现的周期性小型白云,或许也能解释火星表面水资源消失之谜。

　　有时,从火星吹出的尘埃,会一片接一片地快速向太阳系内部移动,地球也“未能幸免”。

　　美国宇航局(NASA)的朱诺探测器曾意外地发现:从火星吹出的尘埃快速向太阳系内部移动,其中一些也落在了地球上。科学家最先发现一些不明粒子流,以为是朱诺探测器燃料泄漏。分析发现,它们是从探测器太阳能板上掉下来的细沙流。NASA自嘲说,“这个昂贵的太阳能板,居然成了有史以来建造的一面最大、敏感度最高的沙尘探测器。”

　　科学家表示,尽管这些沙子很细很轻,但是它们量大、速度快,以每小时1.6万公里的速度打到太阳能板上,随时都在磨损探测器,幸好探测器的太阳能板够坚固。NASA表示,有了朱诺探测器的发现,科学家更加了解这些宇宙尘埃的来源和路径,这有助于规划未来探测项目的路线,尽量避开这些沙尘暴。

　　从电影《火星救援》中见识到火星沙尘暴的威力,你可能会担心,未来人类登陆火星后,该如何应对频繁发生的沙尘暴?但我们也许都过虑了,火星的大气密度只有地球的1%,风所能产生的气压小得多。在地球上可能需要4级风就能放风筝,但在火星上,恐怕需要17级风才能把风筝送到空中。所以,尽管火星沙尘暴的最高时速达到180米,但其真正的威力其实还不如地球上的台风。

　　火星尘暴虽不足以吹倒火星探测车,但尘粒对火星车的危害还是非常大的,不仅能覆盖探测车上的太阳能电池板,带有微静电的细小尘粒钻入机器内部,会对机器造成损害。所以,这时最好的办法就是关闭主要仪器,进入休眠状态,静待尘暴过去,就像“祝融号”那样。

　　当然,以后人类登陆火星之后,可以搭建基地抵挡尘暴侵袭,那时,火星沙尘暴或许也没我们想象中那么恐怖。