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火星车的太阳能帆板,为什么尺寸那么大?

2021-05-19 11:15:03 来源:中国航天报
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中国的天问一号火星探测器已经降落到火星上了。不日,祝融号火星车将在乌托邦平原轧下第一道中国印记。不知你是否注意到,与嫦娥工程中的月球车相比,天问一号火星车的太阳能帆板尺寸似乎要大得多,这是为什么呢?

火星车的太阳能帆板,为什么尺寸那么大?

火星车的太阳能帆板,为什么尺寸那么大?

中国火星车与月球车

火星车的太阳能帆板确实很大,这是由火星的特殊境况决定的。

首先,由于距离更远,火星接收到的太阳辐射能量要比地球和月球少,所以若想接收到同样多的太阳能,必须使用更大尺寸的太阳能帆板。

其次,火星是一个大“灰球”,整个火星表面遍布灰尘。一旦发生尘暴,就会有几十毫米的灰尘覆盖在太阳能帆板上,致使照射到太阳能帆板上的光线减少,进而导致发电功率降低。

例如,机遇号火星车刚开始在火星上执行探测任务时,太阳能帆板每天可以提供900瓦时的电能。然而过了6个月后,由于上面沾满了灰尘,太阳能帆板每天提供的电能仅有500瓦时~600瓦时。

同时,火星尘暴还阻碍了太阳辐射的进入,降低了火星表面的平均温度和最高温度,进而影响了火星车太阳帆板的光电转换效率。

为了降低火星尘埃对火星车太阳能帆板输出功率的影响,工程师们想了很多办法。

比如利用火星风进行尘埃清除的自然方法。当火星风速大于35米/秒时,可以清除大部分微尘。但事实证明,在火星车执行任务期间,火星风速或许一直也不会大于35米/秒。所以这种方法并没有想象中那么可靠。

相比之下,机械方法听起来似乎更加可行——利用压缩气体直接喷吹太阳翼上的微尘,或在火星车休眠前将太阳能帆板竖直甚至反转。

另外,还可以采用隔离方法,将带有囊体的透明薄膜覆盖在火星车太阳翼上,当落在透明薄膜上的灰尘较多时,可以通过充气膨胀薄膜囊体,实现薄膜与太阳翼分离。

最后一种方法是采用表面工程技术工艺方法。这就好比夏季荷叶上的水珠并没有发生浸润,荷叶随风摇曳的过程中,水珠可以很容易滚落。

这些方法思路很好,但都需要增大成本或重量。所以,目前最有效和最可靠的方法就是扩大火星车太阳能帆板的面积。实际上,我国首个火星车帆板的尺寸设计就是在任务寿命90天和火星尘埃影响因素之间进行折中考虑后确定的。(作者:闻新 肇子慧)

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