2.6亿公里外火星表面,祝融号自带创新“温室”,无惧极寒( 二 )


2.6亿公里外火星表面,祝融号自带创新“温室”,无惧极寒
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集热窗内部黝黑的所在就是集热器 , 集热器内部填充了相变保温材料“正十一烷” , 利用它的物质相变(及物态变化)吸收太阳能 。
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“正十一烷”的熔点为-26度 。 白天 , 火星表面温度可升至27度 , 这种物质会变成液态 , 吸收太阳能集热;夜晚 , 火星表面温度降到-60度以下 , 这种物质会变成固态释放热量 。 “正十一烷”好储存好运输 , 即使泄露也不会造成火星表面核污染 。 它吸收释放的珍贵热量 , 能保证祝融号各个子系统处于稳定的温度范围中 , 让它们能够更稳定、更长久的工作 。 在正十一烷、三结砷化镓太阳能电池技术和最大功率跟踪技术的助力下 , 祝融号火星车太阳能利用率 , 由传统太阳能火星车的30%提高至80% 。
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在火星收集热量很重要 , 保存这些热量也很重要 。 祝融号的另一个御寒神器“气凝胶隔热材料”负责这项重任 。
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''天问一号''火星探测器和''祝融号''火星车上使用的气凝胶 , 是由中国航天科工三院306所研发的新型气凝胶材料(材料成份保密) , 共使用了两种 , 它们具有十分突出的轻质与隔热保温性能 。 并且还具有密度极小而延展性极高的特点 , 将其做成薄片状 , 只需要10克 , 就可以铺满一个标准足球场 。
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在火星寒冷的夜晚中 , 有了“气凝胶”保温 , “集热器”放热 , 祝融火星车在“冰火两重天”的火星表面也能安然过夜 , 并正常工作 。 除了这些“杠杠”的硬件准备外 , 祝融号还配置了聪明的大脑--自主能源管理系统 , 它可以根据能源供给水平自主决策哪些设备工作 , 以保证整体系统的稳定 。
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如果祝融号也遇到 , 让机遇号倒下的那种“火星魔鬼沙尘暴” 。 发电量急剧下降 , 锂离子蓄电池剩余电量不足以支撑“祝融号”度过火星寒夜 , 自主能源管理系统可根据沙尘天气的轻重程度自主转入到最小工作模式、休眠模式或唤醒模式 。 火星冬季的太阳照射强度比夏季更少 , 只有月球的20%左右 。 所以祝融号也有小兔子的绝技“休眠”“唤醒”功能 , 并且全车断电彻底休息 。
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祝融号怎样把控复杂的休眠和唤醒功能?
首先 , 火星时常有持续数天甚至数月的魔鬼沙尘暴 , 火星车接收到的太阳光能量急剧下降 。 这时火星车''休眠'' , 耐心等待沙尘暴过去才能保住小命 。 不然火星小强“机遇号”火星车就是前车之鉴 。
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其次 , 火星上有明显的四季变化 , 当进入秋冬季光照强度会持续减弱 , 这时火星车需要像树蛙一样安全的进入''冬眠'' , 直至第二年的春季到来 , 再被温暖的阳光“叫醒” 。
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再次 , 火星气候复杂多变 , 白天火星车锂电池可能会面临 , 联合供电导致充电不足 。 工程师对这一状况也有计划:在昼转夜时 , 会采用安时计和查表法相结合的方式 , 对电池的剩余电量进行读取 , 当火星车的剩余电量不能过火夜时 , 它将转入休眠状态 。