我国第一辆也是目前唯一一辆火星车“祝融号”进入休眠模式以来已有整整8个月时间，随着时间一分一秒地过去，祝融号的休眠时间也在持续延长，原计划该火星车将于2022年12月前后自主唤醒，虽然目前仍处于预期时间内，但人们都在期盼着苏醒时刻的尽快到来。

祝融号全景相机对车体后方成像，远处能看到着陆平台。

为什么祝融号迟迟未醒？

同处火星北半球与祝融号相隔1760公里的NASA毅力号火星车测得的一项关键数据说明了祝融号迟迟未醒的原因，就是气温。

毅力号火星车于上周日，也就是1月15日测得所在地气温最高-20℃，最低-84℃，由于祝融号所在地的纬度相较于毅力号更高，因此气温可能更低。

毅力号火星车

我国天问一号探测器的环绕器拍摄毅力号着陆与巡视区域

需要指出的是，NASA毅力号测得的是大气环境温度，这并不能等同于火星车的设备温度。

祝融号唤醒需要满足两个条件，首先是蓄电池温度达到-15℃以上，再就是发电指标大于140瓦，两个指标缺一不可。

目前火星北半球已经进入初春季节，温度还是很低，就像是我们常说的“倒春寒”一样。

NASA的MRO探测器拍摄的天问一号着陆平台与祝融号火星车

按照时间排序，人类目前成功部署的火星车有6辆，分别是旅居者号、勇气号、机遇号、好奇号、毅力号、祝融号，其中只有好奇号与毅力号是纯核电火星车，祝融号则与勇气号以及机遇号类似，勇气号与机遇号虽然也是太阳能电池发电，但它们都配置了同位素核热源，此类装置在玉兔号、玉兔二号两辆月球车上也有配置。

同位素核热源可以确保火星车的温度指标始终处于可控范围内，因此勇气号与机遇号的唤醒与否主要取决于发电指标。

勇气号火星车

机遇号火星车

没有配置同位素核热源的祝融号则另辟蹊径，设计了“开源节流”的热控方案，开源指的是火星车车载“集热器”，在火星白天，太阳光透过车体顶部的两扇集热窗照射在车体内部的集热板上，一部分热能在昼间持续为设备供热，一部分热能则进入火星车设备安装板内预埋的“相变储能装置”中，该装置填充正十一烷相变储能材料，该材料可在温度低于-25℃时实现放热。节流指的是基于纳米气凝胶隔热材料的系列保温隔热措施。

祝融号火星车顶部的两扇集热窗

祝融号车体上的气凝胶隔热材料

祝融号登陆火星时所在地正值夏季，气温较高，导致设备温度高于-25℃，而设备可以在-40℃以上温度正常工作，因此集热器主要在火星秋冬季发挥更大的作用。

为什么温度是制约火星车能否唤醒的重要因素？

因为蓄电池对温度高度敏感，就像手机在冬季室外很容易被冻的关机一样，当蓄电池温度低于-20℃时，火星车蓄电池组的容量只有常温容量的80%。而当蓄电池温度低于-30℃时，火星车蓄电池组的容量只有常温容量的50%。

祝融号拍摄的火星表面

祝融号唤醒时间必定是火星白天，此时太阳能电池既要为设备供电，也要为蓄电池充电，温度指标达不到，就意味着蓄电池容量缩水，而蓄电池则是火星车度过火星夜间的唯一电源。

所以，火星车唤醒后的当天进入火夜前也要判断蓄电池的容量，能否达到最小工况模式的耗电需求，如果无法达到设计指标，它会再次进入休眠模式，直至蓄电池容量满足指标要求后再次唤醒。

分离相机拍摄的祝融号火星车

至今尚未唤醒的祝融号，恰恰体现了高度自主能力

NASA的勇气号与机遇号两辆火星车均为地面控制进入休眠模式，没有自主进入休眠模式功能，这就导致在遭遇沙尘天气后无法自主休眠，存在蓄电池过放风险。因为火星车所在地进入沙尘天气后，光照强度大幅度衰减，发电能力无法满足设备需求，此时火星车无法自主休眠，电量的消耗也无法控制。事实上，机遇号使命终结的直接原因就是遭遇沙尘天气导致的蓄电池低功率故障。

“自主休眠”与“自主唤醒”考验的是火星车对蓄电池电量的精确感知能力，由于火星一天之内会经历多个温域，意味着蓄电池容量也是处于动态变化中，传统电量测算方法的误差会持续增大，这种误差将危及火星车的安全，所以需要设计更精确的电量统计策略，为此祝融号使用了电量查表法，与传统电量统计方案相结合，从而得到更为精确的蓄电池电量数据。

祝融号车身布满火星灰尘

火星车休眠期间真的一点作为都没有？

祝融号进入休眠模式后全系统断电，探测载荷与平台设备全部关机，但是集热器仍处于正常工作状态，甚至太阳电池阵也会通过唤醒负载电路为设备供热，二者结合共同实现火星车在低温休眠期间的热能供应。

祝融号具体如何自主唤醒？

祝融号唤醒电路设计上有两个关键的装置，分别是“温度继电器”与“唤醒继电器”，当温度指标达到要求后，温度继电器闭合，太阳翼开始为蓄电池充电，唤醒电路产生的压差在“唤醒继电器”线包两端作用，当发电能力满足设计指标后，唤醒继电器闭合，PCU电源得电，火星车成功唤醒。

祝融号全景相机对沙丘成像

一颗红心，两手准备

我们的航天人对祝融号还是很有信心的，比如祝融号设计师贾阳的一句话就体现了对火星车的设计寿命自信，他曾说，要过几年再让祝融号做一些高难度动作。

祝融号巡视火星表面意味着天问一号探测器绕着巡火星三大工程目标的全部达成，该火星车设计寿命是三个月，而它已经在火星表面正常行驶探测了一年时间。

一般尺寸的石块，祝融号可以轻松越过。

完成设计寿命工作后的每一天都属于“拓展任务阶段”，用一些网友的话说，往后的每一秒都是赚的。

面对未知火星，我们毕竟是第一次自主探火，祝融号依旧面临被火星长期低温冻坏的风险，然而天问一号火星探测器已经足够成功：

绕

环绕器前不久也迎来了环火运行一个火星年的时间节点，在这将近两个地球年的时间里，环绕器不仅是祝融号火星车与地球通信的中继卫星，也获取了大量高分辨率火星影像资料，同时我们正在利用由中分辨率相机获取的火星全球影像资料绘制人类有史以来分辨率最高的火星全球影像图，环绕器其他载荷也获得了大量探测数据，深化了我们对火星的认知。

天问一号探测器环绕器

着

放眼世界，在天问一号之前仅有美国一家实现了真正意义上的火星着陆任务，而我们站在嫦娥探月工程的基础上“踮踮脚、伸伸手”也做到了。

进入舱盘缝带减速伞成功在超音速条件下稳定张开，在自适应预测制导技术助力下，着陆巡视器准确飞向火星北半球乌托邦平原预定落区，基于机器视觉理念的微波相控阵雷达、7500N变推力发动机等设备助力着陆平台安全着陆。

着陆平台监视相机拍摄进入舱背罩分离

巡

祝融号不仅是人类有史以来至今太阳能利用效率最高的火星车，同时还设计有主动悬架，六个车轮可以单独抬升，车体亦可沉降，复杂地形通过能力十分优异，以致于NASA的旗舰级月球车“毒蛇号”也忍不住要借鉴主动悬架设计。

分离相机拍摄祝融号火星车

祝融号行驶里程约1.5公里时，MRO探测器对巡视区域成像。

祝融号截至进入休眠模式前已经累计行驶了约1.9公里，这一行驶里程不仅远远超越了NASA在火星部署的第一辆火星车旅居者号，也超越了玉兔二号月球车的行驶里程。

收获“绕、着、巡火星”工程能力后，在此基础上就可以向第二阶段“火星采样返回”目标迈进，目前我们正着眼于2030年前后实现人类首次火星采样返回任务。面向更遥远的未来，依据地外天体探测规律，在完成无人飞船的绕着回三大步之后，那么自然就会有新目标：“载人火星探测”。