科学除了动力来源,天问一号和毅力号在这些方面也大有不同


这个7月 , 人类共有三个火星探测器依次成功出发 , 阿联酋希望号环绕器 , 中国天问一号环绕器/着陆器/巡视器 , 美国毅力号/巡视器号直升机 。 作为本次探索火星的两位选手 , 不论是继承前辈意志的好奇号 , 还是承载无数国人希望的天问一号 , 都将代替全人类迈向无尽的深空 。 中美两国开展火星探索的时间不同 , 所以在技术上有一些差距无可厚非 , 不过有了对比差距 , 才知道我们应该在哪些地方发力 。 所以接下来就让我们来盘点一下它们的区别 。
科学除了动力来源,天问一号和毅力号在这些方面也大有不同
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天问一号和毅力号动力源不同
首先 , 目前人类掌握的能用于航天器的能源主要就是太阳能和核能 。 为了保证探测任务正常进行 , 以及探测器内的设备不被低温损毁 , 必须持续而稳定地为探测器上的设备供电 。 然而在火星上太阳能电池所能提供的电力很弱 , 因此有时必须使用核电池 。
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火星探测器上的太阳能电池板
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勇气号拍摄的火星上的太阳
既然如此 , 为什么天问1号不使用核电池?
首先 , 我国的核电池技术并不成熟 , 制造的核电池转化率太低 。 虽然在嫦娥4号已经使用过核电池 , 但其功率仅3瓦多 , 转化率不到1‰;而好奇号使用的核电池的功率达到了110瓦 , 转化率达到了4.3‰ 。 要想达到同样的输出功率 , 以我国目前的技术 , 需要塞更多的核燃料 , 这意味着探测器的总重量会增加从而加大发射难度 。
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天问一号上的太阳能电池板
其次 , 核电池中使用的材料具有放射性 , 对火箭发射系统的安全性和稳定性的要求也更高 。 我国是首次自主发射火星探测器 , 万一发射过程中出现问题 , 会产生很大的安全风险 。 而且钚-238由于是人造核素 , 生产成本极高 。 天问一号不仅是我国首个行星探测任务 , 也是第1个火星探测任务 , 预期工作90火星日 , 所以就动力源而言太阳能电池动力足矣 。
值得一提的是美国人起步早 , 上世纪60年代就搞出了第一个放射性同位素电池 。 并且美国很多年前就开始探测火星了 , 2012年8月 , NASA世界上第1辆采用核动力驱动的火星车——好奇号火星车就曾成功登陆火星 , 并且好奇号已经在火星上工作了2838火星日 , 对应地球上差不多8年 。
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好奇号
所以 , 探测器究竟采用何种动力源是需要结合多方面因素考虑的 , 除了硬性的科研水平 , 还要考虑探索目的 , 以及科研经费等等状况 。 中国的航天科研也是有预算的 , 钱不能随便乱花 , 必须要用在刀刃上 。 天问一号和毅力号降落方式不同
火星探测器从火星大气层外缘通过软着陆的方式降至火星表面 , 是关系到火星探测是否能够成功十分关键的环节 , 整个着陆技术十分复杂 , 每个环节都需要做到万无一失 , 否则就会导致着陆失败 。 目前探测器在火星上软着陆的方式主要有三种:
其一是气囊弹跳式 , 这种方式相对简单 , 成本也低 。
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第二种是反推着陆腿式 , 这种着陆方式较为复杂 , 成本高 , 但是可以满足重量较大的探测器软着陆的要求 , 着陆精度较高 。