美国“机遇号”火星车之死给我们哪些警示?

美国NASA已经于2019年2月13号在加利福尼亚州帕萨迪纳的航天局喷气推进实验室进行情感媒体吹风会时宣布放弃“机遇号”火星探测器,这意味着“机遇号”已经宣告死亡。

美国“机遇号”在设计时就存在一个致命缺陷,这就是它硕大且水平布置的太阳能电池板,NASA之前已经知道在火星上会爆发席卷全球的强烈沙尘暴,但他们还是为“机遇号”设计了一大块不能自行调整角度的太阳能电池,并且没有配套设计必要的除尘设备,比如一个简单的机械式毛刷(就像汽车雨刷那样)。

(机遇号此前爬一个32度陡坡时,太阳能顶板上的灰尘向下流动的痕迹)

当沙尘暴到来时,“机遇号”会被灰尘覆盖,从而失去电力供应,只能等待大风将电池上的沙尘吹走。如果风不能把电池上的沙尘吹走,它自身携带的锂电池又不足以供电自救,那么“机遇号”火星车就只能原地等死。

火星上的空气很稀薄,但即便是如此稀薄的空气却时常会刮起全球性的沙尘暴,狂风卷起遍地细密的氧化铁尘土席卷整个星球,遮天蔽日,使得这颗红色星球上没有一处干净的地方。

事实上,美国“机遇号”火星探测器的同胞兄弟“勇气号”也是因为电力不足而“冬眠”,最后容易等到日上三杆还是充不上电,最后被宣布放弃治疗。从此前“勇气号”的自拍照片,我们可以看到它的太阳能电池上覆满了火星灰尘,幸运的是它后来遇到了一次火星龙卷风,强风把灰尘吹得干干净净,立刻满血复活。NASA称此为“清洁事件”。

(全身是灰的“勇气号”自拍)

在“勇气号”和“机遇号”火星探测器失去电力期间,美国NASA曾多次向它们发送信号,试图唤醒它们。最后的结果是,“勇气号”因为开进了一个坑里,它所处的地形比较平坦,太阳能电池上的灰吹不走,吸收不了足够的阳光,最后不得不宣告放弃。“机遇号”的遭遇也大致如此。

2011年11月26日发射的“好奇号”火星探测器汲取了前者的教训,它造得更大,并且携带了一个放射性同位素热电发电机,由放射性同位素钚-238衰变产生电力,同时核衰变产生的热还可以通过散热装置为相关的电子设备提供能量,帮助它熬过火星寒冷的冬天。

(“好奇号”自拍沙尘暴,它安装的是核电池)

美国“机遇号”的遭遇、“好奇号”火星探测器的设计都可以为我们未来的太空探测设备提供借鉴,太阳能电池尽管可以为探测器提供无穷的能源,但它的局限性我们必须要考虑,因为一旦失去电源,价值数亿的设备就会成为一堆废铁,科学任务的中断和时间的浪费更是不可估量的损失。

(放射性同位素热电发电机剖面示意图)

所幸我们从“嫦娥”和“玉兔月球车”上可以看出咱们科学家的细心,它们的太阳能电池板全都设计成活动且可以调整角度,可以随时对准太阳,保证充足的供电。在“玉兔”进入睡眠模式前,它也会提前调整好角度,以确保复苏时可以晒到太阳。相信我们未来的火星车不会遭遇“机遇号”的尴尬。

(玉兔二号可调角度太阳能帆板)

“机遇号”和“勇气号”火星车的太阳能电池能不能折叠?答案是可以。从下面这张机遇号的地面装配照片我们可以看到,它的太阳能电池原先是呈折叠状态的,只是在火星着陆、太阳能板展开之后就再也不能收折,一旦遭遇沙尘暴就只能等死。这种损失原本是可以避免的。