地球|自立自强，航天专家揭秘中国探火科技创新( 三 )

进入舱平安着陆火面后，最重要的就是释放火星车。但它没有自主旋转、调整方向的功能，万一落地后发现前方原定的坡道方向不合适，怎么办？研发团队让它具有坡道前后方双向自主展开功能，既可向前方展开，也可向后方展开。通过进入舱对坡度的预估，选择合适的展开方向。
“祝融号”火星车是向东驶入火面的。美国“好奇号”“毅力号”都是1吨级以上的火星车，而“祝融号”的质量只有240公斤，但它是个“智慧的小个子” ，在行驶和越障性能上，与别的火星车相比不相上下。美国“好奇号”它能爬坡30° ， 30°的坡我们“祝融号”也能爬。
火面和月面看上去都是一片荒漠，但两者有很大的不同。 2004年1月着陆火星的美国“勇气号” ，后来在火面行走时遭遇意外的“塌陷”而动弹不得，最终“熄火” 。这是怎么回事？
当时，航天科学家和行星地质学家对火星的认知还很有限。为什么看似较为平整的火面，会突然塌陷下去？有种推测为，远古时期火面沙土经过盐类矿物侵蚀后表层结成硬壳，导致土壤外硬里松，具有承载欺骗性，一旦火星车驶上去，硬壳破碎，火星车立即陷入了下层松软的土壤，难以自拔。后来美国“凤凰号”火星车在火面挖掘时，发现了火面确有“硬壳”存在。
针对火面土壤的这一情况，航天五院研发团队研发了基于“夹角调节+离合器”的主动悬架移动系统，它具有尺蠖运动、抬轮、蟹行等多种移动形态，即使遭遇了美国“勇气号”类似的情形，也会通过尺蠖蠕动的方式脱离险境。
此外，火星表面主要是沙石性土壤，坚硬而尖锐的岩石分布较多，容易损坏车轮。研发团队针对性地采用了铝基碳化硅一体化成型车轮，虽然质量较轻，但强度高而且高耐磨，增强了“祝融号”车轮的可靠性。
火星车一般的“时速”是多少？陈百超说，如按照它将地面信息传回地球，地面为它规划行走路径，它再执行“盲走”的方式，可以达到200米/小时的速度；如果让它自己找路行走，可以达到50米/小时速度。
没有想到的是， 2008年5月25日着陆火星的“凤凰号” ，仅工作了30多天，就因为火星的低温而“冻死”了，地火信号中断。可见火星车的保温并非易事。火星存在大气衰减，到达火星表面的太阳辐射强度仅为不到0.3个太阳常数，地球表面每平方米的太阳辐射常数是1367瓦，而火星表面仅为589瓦。
针对这一挑战，研发团队突破纳米气凝胶材料制备和结构-热控一体化集成工艺，采用高效太阳能利用技术，创新实施了“太阳能集热器”热控方案。传统的方式是将太阳能转化为电能，再由电能转化为热能，这个转化过程的转换效率大约为30%；而他们的创新让太阳的光能直接转化为热能，转换效率可达到80%左右，并采用了有特殊涂层的吸热板，吸热系数很高而散热系数很低。
新研发的行星际测控通信技术，是“祝融号”上的又一项科技创新。陈百超说，无线电信号衰减与距离的平方成正比。地球与月球距离30万公里，地球与火星最远距离是4亿公里，两者距离相差1000多倍，那信号的衰减就是1000的平方，也就是100万倍，这意味着同样的一个信号，从地球到火星的强度比从地球到月球的强度要低100万倍，所以必须突破数字化高灵敏度深空应答机技术，突破高灵敏度高动态信号接受，我们做到了。
“天问一号”是中国首次探火，因此我们只有一个环绕器作为地火通信的中继站。环绕器沿着火星轨道飞行，每天绕火星3圈，只有在越过火星车头顶天空的弧段才能通信。而美国目前有3个环绕器，足够与火面上的火星车传输信号。