近期,累计行驶近2000米的“祝融号”正在火星“冬眠”中。国家航天局此前发布消息,火星上“凛冬已至”,祝融号火星车于上月中下旬转入休眠模式。预计今年12月前后火星进入初春季节环境条件好转后,才能恢复正常工作。
火星不是地球,怎么还有季节变化?祝融号火星车也不是动物,如何还得“冬眠”?这到底是怎么回事呢?
火星上也有四季变化
其实,在太阳系八大行星中,火星和地球有诸多相似之处。
首先,火星的平均温度与地球最为接近。虽然火星的直径只有地球的一半,体积只有地球的15%,质量也只有地球的11%,但在火星上同样可以看到太阳早上从东边升起,晚上在西边落下,有着昼夜的变化。其次火星的自转周期也与地球极为相近,为24小时37分。最后,火星的黄赤交角也和地球差不多。
众所周知,某个星球要产生四季变化,主要与其公转有着密不可分的关系。地球是“斜着身体”绕太阳公转的,因此其中存在一个黄赤交角。黄赤交角使得地球有了热带、南温带、北温带、南寒带、北寒带五个温度带,也使地球有了春、夏、秋、冬四季变化。当远离太阳时,南半球会接收到较多的阳光直射,此时的南半球便是夏季,北半球为冬季。反之则相反。而火星的四季变化也是如此,它的黄赤交角为24°,与地球的23.5°很接近,所以火星和地球一样,也存在寒来暑往,四季更替。
当然,火星的四季与地球的四季大不一样。火星的一年(即火星公转一周)差不多等于地球上的687天,也就是说在火星上,每个季节相当于地球上的6个月,约172天。今年火星在5月中下旬开始的冬季,恐怕要到年底的12月前后才会结束。
火星冬天和地球不同
但是,过个冬而已,是什么使得祝融号火星车必须“冬眠”到春季才能“苏醒”呢?
在地球上,地表的年平均温度在14℃左右,夏天不会太热,冬天也不会太冷,即使是白雪皑皑的南极,冬天的极限温度也才-89.2℃,而火星表面的温度范围为-133℃~27℃,早晚温差极大,即使夏天的夜晚也会降到-70℃左右,进入冬季后,夜晚的温度更会降到-100℃以下。可怕的是,在冬天,覆盖火星的可不是冰雪,而是沙尘暴。
因为温差大,空气流动加速,火星上本来就常常刮大风。同时火星表面的岩石含有较多的铁元素,当这些岩石在大风的作用下化为沙石时,其中的铁质也被氧化成红色的氧化铁,在风的驱动下到处飞扬。由于火星上气压太低,重力也低,风总能快速增加动能,满布于火星表面的氧化铁沙尘便很容易被卷入空中,形成巨大的沙尘暴。
实际上,几乎在每个温差最剧烈的时候,火星上都要刮起特大沙尘暴,风速高达每秒180多米,巨大的风暴遮天蔽日,场面十分壮观。而更可怕的是,每隔两三个火星年,这种特大的沙尘暴还会扩散至火星全球,使得整个星球都笼罩在漫天飞舞的狂沙之中,长达数月之久。因为风暴中富含红色的氧化铁沙石,这颗星球在太空中看上去像着了火,于是得名火星。
“祝融号”在火星过冬
祝融号火星车要如何在沙尘暴中度过漫长的火星冬天呢?
沙尘暴对火星车的影响,主要在电力能源方面。火星车主要通过太阳翼将太阳能转化为电能,从而为火星车上的科学设备提供正常工作所需要的电力支持。如果太阳翼蒙上厚厚的沙尘,不仅对于光能的转化会产生一定影响,还会对火星车的温度造成一定影响。
火星车太阳翼中间车本体的顶板上面,有两个圆形的透明的集热窗,太阳光照进去之后能把热量留在火星车的舱内。如果这里也蒙尘的话,透进去的太阳光就变少了,意味着收集的热量就少了,最终影响的还是能源的情况。
为了让祝融号火星车获取足够的电能,除了将它的太阳翼设计得尽量大,以期吸收更多的太阳能来转化成电能以外,它的太阳翼电池片还是一种特殊的超疏基材料,就跟荷叶上的水珠落上会滑落一样,沙尘落上去之后也比较容易被吹掉。同时还有对太阳的定向跟踪功能,像向日葵一样随着太阳的东升西落而变化位置,最大限度地获取太阳能。
不过,当沙尘天气过于强烈,仅通过改变工作模式来应对是不够的。科学家在通过对比祝融号火星车发回的图像,结合近期遥测信息反映的太阳翼发电电流的变化,判断当地正在经历强烈的沙尘天气,因此决定将祝融号火星车转入休眠模式,也就是让它“自己给自己断电”。等环境条件好转后,它就会自主唤醒,恢复正常工作。(本报综合)