頭條揭密》與精神號相似 陸祝融號探測車能在火星工作多久?

·4 分鐘 (閱讀時間)

近日中國大陸天問一號巡視器與祝融號探測車成功登陸火星,受到全球科學界高度矚目,此一科學成就更讓全球華人極為興奮。接下來天文學界關注的是:這組登陸火星的探測車能否順利工作,以及能工作多久。由於火星狀況複雜,地理與氣象環境變數極多,因此祝融號未來實際工作的狀況也可能有很大落差,其啟動後預設的工作時間為3個月左右,但若與相類似的探測車比較,其工作壽命可能長達10年。

祝融號火星探測車登陸火星後,即將啟動開始進行各項探測與研究任務,據天問一號火星探測任務總設計師張榮橋指出,祝融號火星車的設計壽命是90個火星日,換算成地球日是92天,大約是3個月左右。對於發射後花了7個月飛行、3個月環繞火星,總共10個月才登陸的火星探測器來說,只有3個月的使用壽命似乎太短了些。

由於在火星工作的過程涉及太多的科學技術問題,探測車的設計大多都是3個月的壽命,從其他成功登陸火星的探測車比較,設計上雖然是3個月,但實際的使用可能會長達10年,其間的差異,就要看實際運作環境的變化,其中最大的風險就是難以預測且帶有大量磁性沙塵的火星風暴。

1997年首部登陸火星的探測車旅居者號設計壽命是7天,但最後工作了83天。(圖/公開圖源)
1997年首部登陸火星的探測車旅居者號設計壽命是7天,但最後工作了83天。(圖/公開圖源)

目前所知美國已有多具火星探測車如精神號、機會號、鳳凰號、洞察號等,都是使用太陽能板,眾所周知,落在太陽能板上的沙塵會阻礙電能產生,是影響探測車工作期限的最大障礙。1997年7月第一具登陸的火星拓荒者號,搭載旅居者號探測車,探測車只有10公斤重,使用安全氣囊式間接著陸和自動迴避障礙的方式,由於是第一具,使用低成本設計,預定壽命只有7天,但實際上也工作了83個火星日之久。

2003年美國航太總署(NASA)前後將精神號和機會號2台火星車送上火星,於2004年1月登陸,這2台外型幾乎相同的探測車設計壽命雖只有3個月,使用太陽能板發電。其中重量為174公斤的精神號,2004年1月開始工作後,一直到2011年5月24日才結束,在火星上工作了2695天,相當於7年多的時間。另一具重量約180公斤、差不多時間登陸的機會號工作時間更長,它一直工作到2018年6月火星沙暴時才失去聯繫,實際工作達14年半,2019年1月NASA宣布機會號確定無法喚醒而正式結束任務。

祝融號與2004年登陸火星的精神號、機會號設計相似,但重量更重些,其中精神號工作7年多,機會號則工作了14年半。圖為精神號。(圖/NASA)
祝融號與2004年登陸火星的精神號、機會號設計相似,但重量更重些,其中精神號工作7年多,機會號則工作了14年半。圖為精神號。(圖/NASA)

此外,2007年8月4日發射、2008年5月25日登陸的鳳凰號,使用太陽能板,設計壽命同樣是3個月,卻只運作了156天。2012年8月5日登陸的好奇號,使用核電池,任務設計是23個月,但工件至今已近9年。至於固定的登陸器洞察號,也使用太陽能板,從2018年11月26日使用至今。最近的一部NASA的火星探測車毅力號則是使用核電池,今年2月18日登陸火星,目前正常運作中。

2012年8月5日登陸的好奇號,任務設計是23個月,但工作至今已近9年。不過它使用的能源是核電池。(圖/NASA)
2012年8月5日登陸的好奇號,任務設計是23個月,但工作至今已近9年。不過它使用的能源是核電池。(圖/NASA)

大陸的祝融號火星探測車的設計與精神號、機會號相似,但重量重達240公斤,電能也是來自太陽能板,設計壽命同樣是3個月。依照前2者的經驗,祝融號若無意外或是碰巧遇上大規模火星沙暴,實際運作應該可以遠遠超過3個月的,最長甚至可能達幾年或十幾年。

若以大陸先前自行設計的探月器嫦娥4號及玉兔2號探測車為例,設計也是3個月,但實際上從2019年1月3日到達月球表面並開始工作後,直到今天仍然持續運行,工作時間已達2年5個月,目前狀況看來還能繼續延長下去。

按過去經驗,用太陽能板提供電力是比較容易的選項,核電池雖然不受沙塵影響,但技術難度高,目前只有美俄掌握關鍵技術,未來中國大陸應該也會朝此方向發展,以做為深太空探測器的穩定能源。