中新網上海5月22日電 題：“祝融號”火星車開工 詳解其“工作挑戰”
作者 鄭瑩瑩 郭超凱
效果圖。中國航天 科技 集團八院 供圖
天問壹號探測器於2020年7月23日發射。“天問壹號”任務的科學目標是研究火星形貌與地質構造特征、火星表面土壤特征與水冰分布、火星表面物質組成、火星大氣電離層及表面氣候與環境特征、火星物理場與內部結構等。
針對火星和月球兩種截然不同的環境，火星車和月球車有哪些區別呢？“祝融號”開工後又將面臨哪些挑戰？
“休眠”模式：耐心等待“沙塵暴”過去
不同於月球，火星上有大氣，當大氣運動引起的巨大沙塵暴讓火星車受到沙塵遮蓋時，火星車接收到的太陽光能量急劇下降，這時就必須為火星車設計壹個“休眠”模式，耐心等待沙塵暴過去。其次，火星上有明顯的四季變化，當進入火星深秋後，光照強度會持續減弱，而火星太陽輻照強度僅為月球表面的20%，這時，火星車需要進入長期“冬眠”，直至第二年春天的到來。
“特別訂制”：提高太陽電池陣的發電能力
深空探測任務中，航天器唯壹的能量來源就是太陽的能量。在火星車上，有4塊“特別訂制”的太陽能電池陣。
火星表面的光譜與地球軌道、月球軌道的光譜不同，這就意味著火星車太陽電池的“與眾不同”。中國航天 科技 集團八院811所研制人員對太陽電池進行了重新設計，根據火星的光譜作了相應的調整和優化。但受火星車自身體積重量限制、火星表面光照條件等的影響，太陽電池陣的發電能力被大大削弱，如何解決？
效果圖。中國航天 科技 集團八院 供圖
研制人員創新性地在火星探測任務上首次使用了最大功率跟蹤技術，這也是該技術在中國航天領域的首次在軌應用，電源控制器設計師陳達興說：“(該技術)跟蹤精度高達98%，相比傳統電路，提高了太陽電池20%的利用效率，這既解決了火星車能源緊張問題，也在減少太陽電池陣面積的同時減輕了電源產品的重量。”
火星“除塵”：特殊塗層派上用場
火星塵埃在太陽電池表面的堆積也會極大影響火星車的能量獲取效率。研制人員為此開展了關鍵技術攻關，通過表面處理和結構設計在太陽電池玻璃蓋片表面做了特殊塗層。“表面處理在於降低火星塵埃和太陽電池的相互吸引力，結構設計在於減少兩者的接觸面積，這些都通過驗證，滿足了相關要求”，太陽電池設計師王文強如是說。
“雙管齊下”：判讀剩余電量
考慮到火星氣候的復雜性，火晝時鋰離子蓄電池可能會面臨聯合供電，進而導致充電量不足的情況，研制人員也為火夜制定了壹份休眠喚醒“備份”計劃：在火晝轉火夜前，對鋰離子蓄電池的剩余電量進行判讀，當蓄電池的剩余電量不足以支撐火星車度過火夜時，火星車轉入休眠狀態。如何及時並準確地判斷鋰離子蓄電池的剩余容量就顯得至關重要。
鋰離子蓄電池設計師王曉銳介紹，目前航天器在軌的鋰離子蓄電池容量判讀方法壹般有兩種，安時計和查表法，但由於火星光強不足導致蓄電池火晝時不能充滿電，安時計無法進行滿充校準，累積誤差會越來越大；而且地火來回通信至少需要30分鐘，導致查表法不能及時準確判斷蓄電池剩余容量。為此，研制人員采用了將安時計和查表法結合使用的方式。