在另一个星球“搬砖”是啥样的体验?“祝融号”登陆火星告诉你
来源:新材料在线发布时间:2021-05-19889浏览
询问 AI2021年5月15日,中国首辆火星车“祝融号”在环火轨道遨游数月后,终于从“天问一号”飞船中分离并下降,成功踏上了这颗火红色星球的土地上!
看似并不复杂的动作,实则危机四伏。
“祝融号”着陆在极短的时间内穿越火星大气层,经历了“黑色9分钟”。这9分钟里,“祝融号”高速进入大气层,并与大气层产生摩擦,表面温度急剧升高;在高热状态下,“祝融号”与大气层发生了复杂的物理化学反应。

在接近火星地面时,“祝融号”从4.8km/s的降落速度,在5分钟内减为460m/s,并在降落伞打开后减为不到100m/s,接着在大推力发动机的作用下在100m左右的高度时降为零,再靠四条着陆腿缓冲掉最后冲击力,最终让搭载6台科学仪器的火星车平稳落地。

由于从火星到地球的信号传输一个来回需要约20分钟,无法进行人工指令的干预,而着陆的机会短暂且唯一,着陆过程中也没法暂停任务。面对一系列复杂情况,“祝融号”依靠高度的智能化预判突发性事件,顺利完成了登陆任务。
着陆后的“祝融号”火星车将开展为期90个火星日(地球大约三个月)的科学探测任务,任务包括绘制火星形态和地质结构图、调查火星表面的土壤特征和水冰分布、分析火星表面的物质组成、测量电离层和火星地表气候及环境特征、探索火星的物理场(电磁场、引力场)和内部结构等。

“祝融号”火星车重约240公斤,是“玉兔二号”的2倍,长3.3米、宽3.2米、高1.85米。
火星上空气稀薄又寒冷、昼夜温差大,平均温度只有零下63摄氏度,如同地球上荒芜的戈壁滩环境,表面坑坑洼洼,还经常会发生沙尘暴等极端天气,条件十分恶劣。摆在“祝融号”火星车面前挑战,十分艰巨。
任务能否成功,取决于“祝融号”火星车的结构和采用的材料,那么哪些材料在为“祝融号”保驾护航呢?
“祝融号”用了哪些材料?
在“黑色9分钟”内,流星一般高速下降的着陆器,与火星大气层高速摩擦,着陆器表面温度急剧升高,如果不进行有效防护,那么着陆器在大气层就面临被烧毁的危险。
那么在防热方面,“祝融号”用到了哪些材料?
★ 连续纤维增强中密度防热材料:应用在需要维持探测器整体形状的上下边缘和结构支撑部位。
作用:该材料相比较低密度材料其强度更高,密度约为0.9g/cm3,兼顾了耐烧蚀和承载能力。
研究团队:中国运载火箭技术研究院所属航天材料及工艺研究所。
“祝融号”承载了多重任务,携带的设备较多,还需要经受着陆时“黑色9分钟”考验。因此对轻量化要求十分高。
此外,火星环境复杂、表面凹坑密布,为着陆增加了更多的困难。为了保障“祝融号”在火星表面成功实现软着陆,采用了轻量化及特种吸能材料。
★ 高性能碳化硅基增强铝基复合材料:用于探测器高精密仪器。
作用:新型的碳化硅基增强铝基复合材料构件重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定,满足了“祝融号”长时间运行时对某关键机构的材料需求。
研究团队:上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室团队。
由于火星探测器距离太阳较远,它所受到的太阳辐射强度大大减弱,温度较低。火星上温度很低,赤道上的平均温度只有-23°C,针对复杂的温度工作环境,“祝融号”有什么样的防护手段?






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