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汽車FPC廠告訴你火星車是如何充電的

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人氣：1899發(fā)布日期：2021-05-24 08:56【大 中 小】

  圍繞著咱們國家的火星車，有很多有意思的話題，咱們之前也探討過，但總是還有很多新的問題冒出來，汽車FPC廠今天再簡單的聊一下。

  5月22日10時40分，“祝融號”火星車已安全駛離著陸平臺，到達(dá)火星表面，開始巡視探測。大家可能和汽車FPC廠一樣，最關(guān)心的就是它怎么充電?。?/strong>

“祝融號”火星車都有什么功能？

  火星車是在火星登陸并用于火星探測的可移動探測器，是人類發(fā)射到火星表面并進(jìn)行巡視探測的一種“特殊車輛”。

  天問一號任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)是研究火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征、火星表面土壤特征與水冰分布、火星表面物質(zhì)組成、火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征、火星物理場與內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

“祝融號”火星車由結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、移動、天線、熱控、供配電等10個分系統(tǒng)組成，具有四大主要功能：

1. 能夠承受整個任務(wù)過程中的力學(xué)、熱、輻射等空間環(huán)境；

2. 落火后火星車與進(jìn)入艙配合完成釋放、分離任務(wù)；

3. 在火晝時完成火面感知、探測、移動等工作，在火夜時進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；

4. 能夠適應(yīng)火面環(huán)境，具有自主休眠喚醒能力。

“祝融號”如何探測、通信和拍照？

5月15日，天問一號任務(wù)著陸巡視器成功軟著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)后，火星車建立了對地通信。

5月17日，環(huán)繞器實(shí)施第四次近火制動，進(jìn)入中繼通信軌道，為火星車建立穩(wěn)定的中繼通信鏈路，陸續(xù)傳回圖像數(shù)據(jù)。

  探測器自2020年7月23日發(fā)射以來，在地火轉(zhuǎn)移飛行、環(huán)火軌道運(yùn)行期間，環(huán)繞器配置的中分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī)、礦物光譜分析儀、磁強(qiáng)計(jì)等7臺科學(xué)載荷陸續(xù)開機(jī)探測，獲取科學(xué)數(shù)據(jù)。

  火面工作期間，火星車將按計(jì)劃開展巡視區(qū)環(huán)境感知、火面移動和科學(xué)探測，通過配置的地形相機(jī)、多光譜相機(jī)、次表層探測雷達(dá)、表面成分探測儀等6臺載荷，對巡視區(qū)開展詳細(xì)探測。同時，環(huán)繞器將運(yùn)行在中繼軌道，為火星車巡視探測提供穩(wěn)定的中繼通信，兼顧開展環(huán)繞探測。

“祝融號”如何適應(yīng)火星環(huán)境運(yùn)動自如？

先進(jìn)的主動懸架，火星車自如爬坡下

  火星表面地貌復(fù)雜，如何讓火星車在能夠自如地爬坡下坎，科研團(tuán)隊(duì)為火星車設(shè)計(jì)研制了“定制化”的懸架減速自鎖裝置。“祝融號”火星車配備了先進(jìn)的主動懸架，具有蠕動，抬輪，車體升降等多種運(yùn)動模式。配備主動懸架的火星車，不再擔(dān)心車輪下陷，甚至發(fā)生單個車輪故障也不會喪失移動能力。“祝融號”火星車自主移動能力也非常杰出，相對傳統(tǒng)巡視器，最大自主導(dǎo)航速度和自主移動距離均有大幅度的提升。

  美國好奇號破損的輪子顯示出火星表面“路況復(fù)雜”

加速度計(jì)為GNC提供測量信息，火星車精準(zhǔn)“感知”速度和位置

  安裝在火星車上的加速度計(jì)隨時為GNC提供測量信息，確?；鹦擒囈苿拥倪^程中能夠隨時精準(zhǔn)“感知”速度、位置，為火星車安全平穩(wěn)地開展工作保駕護(hù)航。

汽車FPC廠告訴你“祝融號”如何實(shí)現(xiàn)能源供給？

“祝融號”火星車看上去像一只美麗的“藍(lán)色閃蝶”，四只翅膀是用于能源供給的太陽能電池板。火星距離地球最遠(yuǎn)距離長達(dá)4億公里遠(yuǎn)，科研人員無法對登陸火星的火星車進(jìn)行實(shí)時測控，“祝融”號基本以自主工作為主，按照火星日進(jìn)行工作規(guī)劃，進(jìn)行長距離自主移動，并以中繼通信作為主要遙控、遙測、數(shù)傳手段。

蝶形四展太陽翼

  火星大氣表層光照強(qiáng)度大約是月球表面的三分之一；火星大氣吸收太陽光藍(lán)綠光，容易造成光譜紅偏；而火星沙塵沉積將影響太陽電池陣發(fā)電，為此，研制團(tuán)隊(duì)專門針對光照、沙塵等情況，設(shè)計(jì)了蝶形四展太陽翼，配置了特殊的電池。

祝融號的外觀結(jié)構(gòu)

太陽電池玻璃蓋片上的特殊涂層

  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(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，通過表面處理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在太陽電池玻璃蓋片表面做了特殊涂層。

最大功率跟蹤技術(shù)

研制人員創(chuàng)新性地在火星探測任務(wù)上首次使用了最大功率跟蹤技術(shù)，這也是該技術(shù)在國內(nèi)航天領(lǐng)域的首次在軌應(yīng)用，跟蹤精度高達(dá)98%，相比傳統(tǒng)電路，提高了太陽電池20%的利用效率，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(chǎn)品的重量。

“祝融號”如何自主休眠喚醒？

  火星上有大氣，當(dāng)大氣運(yùn)動引起的巨大沙塵暴讓火星車受到沙塵的遮蓋時，接收到的太陽光能量急劇下降，這時就必須為火星車設(shè)計(jì)一個“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(dāng)進(jìn)入火星深秋后，光照強(qiáng)度會持續(xù)減弱，而火星太陽輻照強(qiáng)度僅為月球表面的20%，這時，火星車需要進(jìn)入長期的“冬眠”，直至第二年的春季到來。

判斷蓄電池電量，火星車自動轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)

  火星氣候具有復(fù)雜性，火晝時鋰離子蓄電池可能會面臨聯(lián)合供電進(jìn)而導(dǎo)致充電量不足的情況。為了確保萬無一失，研制人員也為火夜制定了一份休眠喚醒“備份”計(jì)劃，在火晝轉(zhuǎn)火夜前，對鋰離子蓄電池的剩余電量進(jìn)行判讀，當(dāng)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(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。

工作狀態(tài)的火星車藝術(shù)效果圖

優(yōu)先給鋰離子蓄電池加熱，喚醒火星車

  火星車鋰離子蓄電池不具備保溫設(shè)備，若沒有從-90℃的最低溫度恢復(fù)到-15℃的工作溫度，即使喚醒了，也無法正常開展工作。休眠的時候整器會斷電，至于什么時候再喚醒，需要先參考鋰離子蓄電池的溫度。

  研制人員給鋰離子蓄電池增加了溫度繼電器，用來判斷鋰離子蓄電池的溫度。當(dāng)太陽電池重新開始工作后，優(yōu)先給鋰離子蓄電池加熱，待加到-15℃左右，溫度繼電器自動閉合，火星車真正喚醒。

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