航天人的浪漫不仅体现在“火神”祝融号的命名上,还有很多其他的小巧思,比如轮胎。在祝融号火星车的后轮胎印上,设计师留下了两个“中”字。火星车向前行驶,便会在火星大地留下“中”字印记。猜猜看,祝融号已经留下多少个“中”字了?
天问一号火星探测器于2020年7月23日在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空,成功进入预定轨道。截至2022年9月15日,天问一号火星探测器已在轨运行780多天,祝融号火星车已累计行驶1921米,完成了既定科学探测任务,并获取原始科学探测数据1480GB。关于上面的问题,答案是目前祝融号已留下了近4000个“中”字。
火星车的轮胎设计极为重要,这与多种因素有关。首先是火星的极端气候问题。由于距离太阳较远且没有大气层,火星的气候十分极端。火星的平均温度为-63℃,最高温度为30℃,最低温度为-140℃。这种巨大的温度差异为轮胎橡胶带来了严峻的考验。通常,橡胶在低温下,弹性会降低,这会造成橡胶硬化、变脆,极易遭到破坏。
火星与地球一样拥有多样的地形,有高山、平原和峡谷,火星基本上是沙漠行星,地表沙丘、砾石遍布。面对无数可能存在的尖锐物,同时为了应对沙漠和陡坡中可能遇到的轮胎打滑情况,火星车轮胎的设计应当结实防滑,且不易发生形变。
在轮胎设计上,已经有多辆火星车登陆的NASA有着充分的经验,但是这种经验也有着教训在前。2019年7月7日,已经超期服役5年的好奇号火星车使用机械臂上的“手持透镜成像仪”给自己的车轮进行了一次自拍。回传图像显示由于火星岩石的侵蚀,巨大的车轮已经伤痕累累,岩石不仅在六个车轮上硌出了大量的坑洞,轮胎表面的铝合金材料也已受损得非常严重,破洞和穿孔占据了轮胎的一半以上。
因此,全球科学家为避免再次出现好奇号类似的问题也是绞尽脑汁。相关科研团队针对深空探测器在极端气候下的轮胎设计和移动方式设计等方向开展了更多的探究。首先,NASA为好奇号的亲兄弟“火星2020漫游车”更换了全新的轮子,新设计的轮子依然采用铝合金材料,增加了48条履带式花纹,而且直径更大、轮胎厚度更大,并适当减少了轮胎宽度,以减小触地面积。
与此同时,一些特种创新的轮胎移动方式也逐渐被提出。火星地面碎石多,且行星部分土壤松软,这要求火星车应当具备越过障碍的能力和较强的牵引能力。为了满足上述需求,中国“祝融号”火星车配备了先进的主动悬架,具有蠕动,抬轮,车体升降等多种运动模式。配备主动悬架的火星车,不再担心车轮下陷,即使发生单个车轮故障也不会丧失移动能力。