中國火星車與月球車
火星車的太陽能帆板確實(shí)很大,這是由火星的特殊境況決定的。
首先,由于距離更遠(yuǎn),火星接收到的太陽輻射能量要比地球和月球少,所以若想接收到同樣多的太陽能,必須使用更大尺寸的太陽能帆板。
其次,火星是一個(gè)大“灰球”,整個(gè)火星表面遍布灰塵。一旦發(fā)生塵暴,就會(huì)有幾十毫米的灰塵覆蓋在太陽能帆板上,致使照射到太陽能帆板上的光線減少,進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電功率降低。
例如,機(jī)遇號(hào)火星車剛開始在火星上執(zhí)行探測任務(wù)時(shí),太陽能帆板每天可以提供900瓦時(shí)的電能。然而過了6個(gè)月后,由于上面沾滿了灰塵,太陽能帆板每天提供的電能僅有500瓦時(shí)~600瓦時(shí)。
同時(shí),火星塵暴還阻礙了太陽輻射的進(jìn)入,降低了火星表面的平均溫度和最高溫度,進(jìn)而影響了火星車太陽帆板的光電轉(zhuǎn)換效率。
為了降低火星塵埃對(duì)火星車太陽能帆板輸出功率的影響,工程師們想了很多辦法。
比如利用火星風(fēng)進(jìn)行塵埃清除的自然方法。當(dāng)火星風(fēng)速大于35米/秒時(shí),可以清除大部分微塵。但事實(shí)證明,在火星車執(zhí)行任務(wù)期間,火星風(fēng)速或許一直也不會(huì)大于35米/秒。所以這種方法并沒有想象中那么可靠。
相比之下,機(jī)械方法聽起來似乎更加可行——利用壓縮氣體直接噴吹太陽翼上的微塵,或在火星車休眠前將太陽能帆板豎直甚至反轉(zhuǎn)。
另外,還可以采用隔離方法,將帶有囊體的透明薄膜覆蓋在火星車太陽翼上,當(dāng)落在透明薄膜上的灰塵較多時(shí),可以通過充氣膨脹薄膜囊體,實(shí)現(xiàn)薄膜與太陽翼分離。
最后一種方法是采用表面工程技術(shù)工藝方法。這就好比夏季荷葉上的水珠并沒有發(fā)生浸潤,荷葉隨風(fēng)搖曳的過程中,水珠可以很容易滾落。
這些方法思路很好,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擴(kuò)大火星車太陽能帆板的面積。實(shí)際上,我國首個(gè)火星車帆板的尺寸設(shè)計(jì)就是在任務(wù)壽命90天和火星塵埃影響因素之間進(jìn)行折中考慮后確定的。
原標(biāo)題:火星車的太陽能帆板,為什么尺寸那么大?