天問一號即將失聯,到底是因為什麼?還能重新操控它嗎?

北京時間2021年5月15日7時18分,我國的天問一號火星探測任務成功實施了軟著陸,成為了世界上第二個透過火星車探索火星的國家。

著陸以來,祝融號火星車在火星表面行駛了超過500米的距離,拍攝了大量的照片,並且傳回了許多寶貴的資料,供我國科學家研究。不過,據火星探測器總設計師孫澤洲介紹,再過一個月,大概在9月份的時候,我們將會和天問一號失聯。

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(圖片說明:祝融號火星車和著陸平臺的合影)

現在看來一切都好好的,祝融號火星車的執行非常順利,為何它會失聯呢?

原來,在一個月後,地球、太陽和火星將執行到一個非常特殊的相對位置,那就是地球和火星恰好分列在太陽的兩側。在這種情況下,由於太陽的遮擋,我們無法對天問一號進行控制。

這樣的遮擋,不僅僅是太陽本身的作用,還在於強大的電磁輻射。我們知道,太陽是一個巨大的電磁波源,平時距離比較遠不會有太大影響,但是當它恰好處於地球和火星之間時,就會在很大程度上干擾訊號的傳播,給地面人員控制天問一號帶來巨大的阻礙。

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(圖片說明:日凌干擾)

這種現象,叫做日凌干擾。通常來說,日凌干擾指的是春分、秋分前後,由於太陽直射赤道,對於一些通訊衛星會造成干擾的現象。隨著人類的探測器來到其他星球,這個概念也被擴充套件了。對於目前的人類來說,還沒有什麼好的辦法來克服這個問題。

你可能會想:我們為什麼不發射中繼衛星到其他星球上去呢?想法是好的,但發射到哪裡呢?目前被人類探測器光顧過的太陽系天體屈指可數,考慮到目前人類的太陽系行星探測能力和發射成本,這1個月的失聯期看起來也沒那麼長了。另外,如果我們向其他星球發射衛星,還不如直接對這顆星球進行探測,何必只為了對天問一號這一個月的控制呢?

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(圖片說明:火星)

而且,這段時期並不是徹徹底底地對時間的浪費,天問一號還會發揮自主性,這也是對我國航天探測能力的一次檢驗。

不過話說回來,根據最初的計劃,祝融號火星車的設計壽命大約是90個火星日,也就是差不多91個地球日。算下來,也就是3個月的時間,到8月中旬就已經達到目標了。目前來看,祝融號一切良好,還是很有希望延長壽命的。即便是在9月份暫停,其工作量也已經超出最初的預期了。更何況,在日凌干擾結束後,我們還能夠繼續透過祝融號進行火星探測。

那麼,除了日凌干擾之外,是否還有其他因素可能影響天問一號的任務呢?

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(圖片說明:祝融號火星車拍攝的火星表面環境)

有,那就是火星表面的沙塵暴。

火星的沙塵暴可以說是臭名昭著了,早在20世紀70年代,美國的海盜號著陸器就發現了這個現象。到了20世紀末,更多的探測資料告訴我們:這種沙塵暴在火星上並非偶然現象,而是經常發生,在一個火星年中有差不多1/4的時間都在肆虐,並且遠比地球上的同類要更加恐怖。

在肆虐的時候,其速度可以達到每秒180多米。要知道,地球上風速只要達到每秒56。1米,就是最強的17級風了。

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(圖片說明:火星沙塵暴藝術圖)

關於火星沙塵暴的起因,科學家們認為與太陽的照射有密不可分的關係。一般來說,這種沙塵暴起始於火星近日點附近,這個時候火星的南半球恰好處於夏季。這個時候的升溫效果尤其明顯,二氧化碳和水汽的昇華和凝結

在兩極冠間遷移,驅動大氣形成環流。在這個過程中,沙塵被捲到空中,就開始肆虐了。

火星的沙塵暴不僅劇烈,而且持續時間長,覆蓋範圍廣,確實是非常恐怖。比如著名的

火星全球性大塵暴

(Martian Global Dust Storms ,GDS),一旦上演甚至可以持續整整半年的時間,席捲整個火星!

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(圖片說明:火星勘測軌道飛行器於2018年6月6日拍攝到的的全球性塵暴,藍色點為機遇號火星車)

火星車在火星沙塵暴中受到摧毀的案例,就活生生地擺在眼前。2018年,在火星上工作了超過14年的機遇號火星車,最終與地球永遠失去了聯絡,不得不退役。導致它失聯的重要原因,就是火星全球性大塵暴。

在太空中望去,火星呈現出橙紅色,這是因為其表面覆蓋了大量的氧化鐵。當恐怖的沙塵暴開始肆虐時,整個星球幾乎都籠罩在遮天蔽日的紅色塵沙之中,看著就讓人感到恐懼。

從2014年它的自拍中我們就可以看到,其太陽能電池板上已經覆蓋了厚厚的火星沙塵,這就是沙塵暴帶來的後果。雖然沒有直接在沙塵暴中被摧毀,但這些沙塵落在太陽能電池板上,嚴重影響了其發電效率,最終導致其退役。

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在這方面,我國的祝融號火星車可以說是吸取了經驗,在太陽能電池板的設計方面下了很大的功夫。據介紹,祝融號的太陽翼上塗有

一個“超疏基”不粘塗層,即使真的有沙塵來襲,落在了太陽翼上,只要將太陽翼立起或者抖動一下,就可以輕鬆地將沙塵甩掉。

話說回來,機遇號火星車還給了我們一個“啟示”——這輛火星車的最初設計壽命,其實也只有90天,不過最終卻出人意料地工作了超過14年的時間。雖說我國在第一次火星探測任務中沒有好高騖遠,也將祝融號的壽命設計為90個火星日,但我們有充分的理由相信,它可以工作得更久。

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(圖片說明:祝融號拍攝的火星岩石)

雖然這的確是我們第一次火星探測,但看得出來,我國科學家已經考慮到了事情的方方面面,對各種情況也都有了未雨綢繆。相信祝融號火星車會走得更遠,給我們帶來更多驚喜!