“祝融號”的火星100天：狀態如何？繼續開展哪些任務？
完成既定探測任務，獲取約10GB原始科學數據
“祝融號”的火星100天(科技自立自強·逐夢深空)
本報記者 馮 華
《 人民日報 》( 2021年08月31日 第 13 版)
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截至8月30日，“祝融號”火星車已在火星表面行駛達100天。100天裏，“祝融號”在著陸點以南方向累計行駛1064米，搭載6台科學載荷，共獲取約10GB原始科學數據。目前，火星車狀態良好、能源充足，將繼續向著陸點以南古海陸交界方向行駛，以獲取更豐富的科學探測數據。
“祝融號”火星車在火星表面行駛已達100天！
8月30日，國家航太局發佈消息，我國首次火星探測任務于5月15日成功實現火星著陸，5月22日“祝融號”火星車安全駛離著陸平臺，到達火星表面開始巡視探測，截至8月30日已在火星表面執行科學探測任務100天。
火星車當前狀態怎麼樣？100天裏，“祝融號”都做了哪些工作？後續在火星上還將面臨哪些挑戰，繼續開展哪些巡視探測任務？
累計行駛1064米，目前狀態良好、能源充足
“祝融號”火星車的設計壽命是90個火星日(92個地球日)。專家介紹，巡視探測期間，“祝融號”火星車按照“七日一週期，一日一規劃，每日有探測”的高效探測模式運作。
我國首次火星探測任務工程總設計師張榮橋表示，目前，“祝融號”火星車已圓滿完成90個火星日的既定探測任務，已進入拓展任務階段。“天問一號”任務的飛行控制工作也從集中飛控轉入長期運作階段。“截至8月30日，火星車在著陸點以南方向累計行駛1064米。目前，火星車狀態良好、能源充足。”張榮橋說。
我國首次火星探測任務探測器系統總設計師孫澤洲說，自“天問一號”探測器著陸火星以來，“祝融號”火星車逐步建立工作狀態，完成狀態檢查和環境確認後，于5月22日成功駛上火星表面開始巡視探測。當前，“祝融號”火星車處於巡視區當地的夏季，氣象環境較好，火星車搭載的載荷全部開機探測。
對於火星車的表現，孫澤洲評價為非常優秀。“這次火星車在熱控方面也有一些新的技術應用，比如我們用太陽集熱器把太陽能轉化成熱能，使火星車在火星表面，尤其在火夜的時候，能夠處於一個相對比較理想的溫度水準。從目前在軌運作的情況來看，跟我們的預期非常相符。”孫澤洲說。
“在火星車進行巡視探測的過程中，環繞器也承擔了很重要的角色，發揮了出色的作用。”孫澤洲說，環繞器完成多次軌道維持，穩定運作在中繼通信軌道，為火星車進行中繼通信，同時通過優化調整器上設備工作模式，成功應對火星陰影遮擋帶來的能源問題。“環繞器這段時間主要是以數據中繼為主，為火星車提供了一個最好的中繼服務。每天除了要進行中繼軌道的維持，還要給火星車進行數據的中繼。在這個過程中，環繞器的各項狀態、各項產品系統的性能狀態都非常穩定。”孫澤洲說。
據了解，截至8月30日，環繞器在軌運作403天，距地球約3.92億千米。目前，環繞器、火星車各設備功能性能良好，能源平衡，各系統工作正常。針對兩器在軌運作後續階段可能出現的新模式、新狀態，研製隊伍對飛行方案預案進行了復核、完善，並開展必要的地面驗證和模擬演練，確保兩器在軌飛行穩定可靠。
搭載6台科學載荷，為研究火星提供數據支援
我國首次火星探測任務探測器地面應用系統總設計師劉建軍介紹，今年2月“天問一號”探測器進入火星軌道後，環繞器在停泊軌道對著陸區進行了詳查並獲取了高解析度地形數據，一方面為著陸點選取和火星著陸工作提供支援，另一方面通過分析地質背景情況，制定了“祝融號”火星車長期、中期和短期3個不同階段的科學探測規劃。
“祝融號”火星車上共搭載了導航地形相機、多光譜相機、表面成分探測儀、表面磁場探測儀、次表層探測雷達、氣象測量儀6台科學載荷。在火星巡視探測期間，這6台科學載荷全部開機。
“我們大概每天都會有行駛的過程，主要有兩個科學儀器在工作，一個是次表層探測雷達，還有一個是氣象測量儀，在行駛過程中可以邊走邊看。另外還有4個科學儀器在火星車停止下來進行就位探測的時候開啟探測。到目前為止，6台科學儀器一共獲取了約10GB的原始數據。”劉建軍說。
據介紹，這些科學載荷的分工大致如下：導航地形相機獲取沿途地形地貌數據，支援火星車路徑規劃和探測目標選擇，並用於開展形貌特徵與地質構造研究；次表層探測雷達獲取地表以下分層結構數據，用於淺表層結構分析，探尋可能存在的地下水冰；氣象測量儀獲取氣溫、氣壓、風速等氣象數據，用於開展大氣物理特徵的研究；表面磁場探測儀獲取局部磁場數據，與環繞器磁強計配合，探索火星磁場演變過程；表面成分探測儀、多光譜相機獲取特定岩石、土壤等典型目標的光譜數據，用於元素和礦物組成等分析研究。
“從科學數據方面，這6台科學載荷獲取的數據已經完成相關處理和品質驗證工作，並形成標準的數據產品，中國月球與深空探測網日前已面向國內科學研究團隊開放數據申請，後續將以月為週期組批發佈科學數據。”劉建軍說。
劉建軍介紹，火星車的行駛路線是向著陸點以南、海拔高度不斷抬升的古陸地方向行駛，以沿途的石塊、沙丘、撞擊坑、溝槽、疑似泥火山等為探測目標。“這些都是科學家很感興趣的探測目標，可以為火星的地形地貌提供新的數據支撐。比如火星車拍攝到的亮色的月牙狀沙丘，與以往國外探測到的暗色沙丘不同，對它的研究有助於我們進一步認識火星的環境、氣候以及演化過程。再比如氣象測量儀獲取到了火星表面氣壓、風速等最新數據，都更新了我們對探測區域的認知。比如氣壓，我們以前通常認為火星上的氣壓大概是我們地球上的1%，那麼現在測下來大概是1/120。”劉建軍表示，大量數據的積累，將為今後科學家更加深入了解火星、研究火星提供數據支援。
將繼續向著陸點以南行駛，有望開啟高難度探測
完成既定探測任務後，“祝融號”火星車還將進行哪些科學探測？
孫澤洲告訴記者，火星車已進入拓展任務階段。“根據當前的火星車工作狀態，我們將繼續保持高效探測模式，繼續向著陸點以南古海陸交界方向行駛，獲取感興趣目標的科學探測數據；環繞器將擇機進入遙感使命軌道，開展火星全球遙感科學探測，兼顧火星車拓展任務階段的中繼通信。”
再過不久，“祝融號”火星車還將迎來日淩現象。專家解釋，9月中旬至10月下旬，火星、地球將運作至太陽的兩側，且三者近乎處於一條直線，也就是出現日淩現象。由於受太陽電磁輻射干擾的影響，器地通信將中斷約50天，環繞器和火星車將轉入安全模式，停止探測工作。
“日淩現象出現之後，我們整個探測方案要作調整，要轉到環繞器以實現全球環繞為主，同時兼顧火星車的巡視探測蹤跡。這是我們一次實現‘繞、著、巡’整體任務的一個綜合考慮。後續工程系統還會精益求精，力爭為我們的科學研究獲得更多有效的探測數據。”張榮橋表示。
據了解，日淩結束後，環繞器將擇機進入遙感使命軌道，開展火星全球遙感探測，獲取火星形貌與地質結構、表面物質成分與土壤類型分佈、大氣電離層、火星空間環境等科學數據，同時兼顧火星車拓展任務階段的中繼通信。而火星車將繼續保持高效探測模式，並且有望開啟“高難度”探測。“這一次的90個火星日我們走得相對比較保守。隨著後續任務的推進，可能還可以做一些更極限的測試，為後續我們在其他地外天體的自主巡視探測任務積累更豐富的經驗和技術儲備。”孫澤洲表示。
