特制“冲锋衣”护身 “火眼金睛”认路 五大“法宝”助天问一号漫游火星

6月27日，国家航天局发布天问一号火星探测任务着陆和巡视探测系列实拍影像。其中，祝融号火星车火星表面移动过程视频，是人类首次获取火星车在火星表面的移动过程影像。

在与地球环境迥异的火星上，天问一号如何实现“荒野生存”？有哪些“护身法宝”？相关专家给出了答案。

“聪明大脑”：每日“三省吾身”

天问一号由环绕器和着陆巡视器组成。其中，环绕器携带着陆巡视器飞抵火星，由中国航天科技集团公司八院抓总研制。八院研制的制导、导航及控制（GNC）分系统，赋予环绕器“聪明的大脑”。

我的状态还好吗？环绕器“聪明的大脑”每时每刻都会问自己，“三省其身”。为确保健康，环绕器GNC采用三重自主故障诊断和重构策略，根据三重诊断的结果进行对应操作。

我的能力还够吗？对于每一项控制任务，GNC分系统所想的是要调动所具备的全部能力来完成。由于距离遥远、通信时延，面对故障必须自己诊断、自己寻找解决方案，全自主地调用可能的执行机构来完成任务。

我的任务完成了吗？环绕器GNC系统利用相关测量单机的数据计算，“聪明的大脑”就可以判断自己是否完成任务。

火星探测器着陆火星表面模拟图 新华社发

特制“冲锋衣”：可应对极热和极寒

天问一号在向火星靠近的飞行轨道里，要经历多次温度循环变化，其中，最高温达100℃，最低温可达零下120℃，这样一个温差200多度的环境对“天问一号”内部设备正常工作的影响极大。

航天科技集团五院529厂的研制人员透露，天问一号有一件特制“冲锋衣”，应用了特殊的热控材料——纳米气凝胶，分别用两种气凝胶材料来应对“极热”和“极寒”。

“极热”考验出现在火星着陆阶段，隔热组件能够阻隔高温，就像消防员身上穿的防火服。“极寒”考验出现在火星巡视阶段，通过在火星车的表面铺设大面积的气凝胶板，能够确保火星车在零下130℃的环境正常工作，就像登山运动员身上穿的防寒服。

“火眼金睛”：精确计算精准“认路”

茫茫宇宙中，天问一号探测器如何依靠自己找到火星？答案就在天问一号上配置的一个秘密武器——光学导航敏感器。它可以利用拍摄的恒星与火星图像，精确计算出自身的飞行姿态、位置与速度，实现相对火星的自主导航。

“光学导航敏感器就好比天问一号自动驾驶过程中的‘眼睛’。”上海航天技术研究院光学导航专家郑循江打了个比方。在飞近火星的航行中，探测器靠这双眼睛实时观测火星的距离和方向，让飞控团队可以更直观地确认飞行轨道和姿态，计算图像中火星的几何中心和视半径，从而通过最优估算法来自主获取实时位置和速度信息。

蝶形“翅膀”：够大够安全还美观

“祝融号”火星车于5月22日登陆火星后，将在火星上执行巡视探测任务。这辆以中国上古神话中的火神命名的火星车，重约240公斤，为6轮独立驱动，携带6台载荷，太阳翼呈蝴蝶翼形，因此被喻为“火星蝴蝶”。

在火星表面，太阳光变弱，火星车就需要更大的太阳能电池板。据天问一号总设计师孙泽洲透露，火星车的太阳翼必须面积大，设计团队初期做了不止十种太阳翼方案，一开始设计成翻开再展开，但这样太复杂，二次展开也隐含风险，而且不美观。几经讨论，设计师把各种方案的优点集成起来，形成了最终的四展方案：太阳翼分上下两层，收拢在火星车的顶板上，分两次展开；收拢状态可以简单可靠压紧在车体上，展开后可获得足够大的太阳能电池片布片面积。

“防身利器”：多重防护助力“荒野生存”

如果只是看图片，火星的地貌似乎与地球上的沙漠戈壁并无异。事实上，火星上的风速可达每秒180米——这几乎是地球上特大台风风速的3倍还多。如野兽般凶猛的烈风会掀起大量沙尘甚至石块，让火星车“眼睛”蒙尘，“翅膀”也不再灵活。此外，火星表面还密布着石块等障碍物。

为了让火星车能够在恶劣的环境中“活”下来并顺利完成使命，科研人员专门研发出一种不易沾上灰尘的新型材料，即使沾上也可以通过振动将其抖落。

天问一号还携带有13种科学载荷，包括中分辨率相机、次表层探测雷达等，主要涉及火星空间环境、地表形貌特征、土壤表层结构等研究。（综合新华社、央视、《科技日报》、《光明日报》、《新华每日电讯》报道）