82个火星日,祝融号只行驶了808米,为什么火星车走得这么慢?( 二 )


但就像阿姆斯特朗说的那句话(反用一下):这真的是祝融号火星车的一小步 。
要知道,祝融号本身的长度就有2.6米,它移动的距离还不足自身长度的零头 。根据科学家介绍,祝融号火星的时速,大约是40米——注意是时速 。要知道,一只普通的乌龟,爬行起来每小时还能前进60米呢 。在骄傲的同时,我们也忍不住想问一句:祝融号火星车的移动速度咋这么慢呢?其实,不仅仅是祝融号移动慢,其他火星车也没快到哪里去 。
比如NASA最先进的毅力号火星车,移动速度也只有每小时240米,也就是每分钟4米,没见有多快 。至于好奇号火星车,也是只有140米的时速,大家都不快 。2004年着陆的机遇号火星车,在15年的时间里,也只移动了差不多45公里,相当于普通轿车在市区1小时内的移动距离(还得算上等信号灯) 。
实际上,火星车在移动时,并不是像普通的 汽车 一样匀速前进的 。它们每一次移动,都要先仔细观测周围环境,然后才能移动一小步,再继续观测下一步移动的方案,也就是走走停停停停停停停停……为什么呢?这是因为,火星表面环境非常复杂,并不是完美的平地,火星地表可能有岩石、坡地、砂砾、沙尘等等各种各样复杂的情况需要火星车去面对 。我们的火星车虽然很先进,但也很脆弱,同时也很宝贵 。
我们不能让它们冒险在复杂的地形行动,而是要选择最安全、最不易陷入麻烦的方案 。祝融号火星车的机动能力还是很强的,每个轮子除了能够独立行动之外,还可以像螃蟹一样横着走,大大提高了它的机动性 。即便如此,我们还是不能掉以轻心,在火星复杂的地表环境下,这样的措施可能也面临无法解决的问题 。
归根结底,最大的问题还是火星车的发射成本实在太高了 。迄今为止,人类也只有6辆火星车在火星上正常工作过 。从发射窗口期(26个月一次),到火星车成本(毅力号27亿美元),再到火星车原本就不长的工作寿命以及我们渴望 探索 的海量火星之谜,都不允许我们冒任何导致火星车损坏的风险 。开得慢一点,让火星车尽量长时间地工作,才是最重要的 。
所以说,道路千万条,安全第一条;祝融飚起车,全国两行泪啊……还有一点,那就是信号传输问题 。火星距离地球太遥远,因此信号传输速度非常慢 。火星距离地球最近时也有5500万公里,最远甚至可达4亿公里 。以光速传播的信号,从火星车传到地球也要几分钟甚至几十分钟,这就类似于大家平时上网时遇到的延迟 。
当火星车把图像传回地球时,火星车只能在火星表面等地面技术人员接收信号,然后给出指令,再传回火星,又是几分钟或几十分钟 。除此之外,火星车和地球之间信号传输的带宽,也是一个极大的影响,它决定了火星车能以多快的速度传输数据 。祝融号拍摄了一张地形图,让地面技术人员判断,结果花了半天,图还没上传完,怎么可能会马上有下一步的指示呢?这个问题很严重,因为火星车的带宽实在太感人了 。火星车的确可以直接给地球传输信号,但速度非常慢,祝融号传输到地球的带宽,只能达到 16bps 。
我们现在都在体验以Mb为单位的网速时,它却还在用b这个单位来传输信号(1Mb 100万b) 。当然,我们可以利用中继星来传输信号,那就是天问一号绕火星轨道器 。但火星车和轨道器无法随时传输信号,必须在轨道器运行到火星车上空附近的短暂窗口才能进行传输 。
据介绍,轨道器每次飞越时可以有8-10分钟的时间进行数据传输,这种情况下,传输速度可以达到Mb的级别 。发送信号的问题解决了,该怎么接收呢?毕竟相隔几千万甚至上亿公里,信号传回来会非常微弱 。因此,我们需要增加天线的口径,而且是拼命增加 。
这就涉及到一种技术了——甚长基线干涉技术,简称VLBI 。简单说吧,就是通过在不同地区建设天线,虚拟出更大口径的天线来 。人类拍摄黑洞照片的事件视界望远镜,其实就是这个技术 。为此,我国在北京、新疆、云南和上海甚至是阿根廷的强大深空站,它不仅在今天可以接收天问一号的数据,还可以在未来接收我国前往太阳系边缘的深空探测器的信号 。
但话说回来,即便有这样的深空站,信号传输速度终究还是比较慢的 。再考虑到延迟的问题,火星车的移动速度确实极大程度上受限于我们和火星的距离 。相比之下,我们的玉兔二号月球车,就可以达到每小时200米的速度,比祝融号要快得多 。
这其中主要的原因就是距离足够近,传输信号的速度足够快 。那么,如何让火星车开得更快呢?考虑到影响火星车移动速度的最关键因素就在于信号传输问题,那么解决这个麻烦就成了重中之重 。目前,美国宇航局正在思考如何让火星车能够自行选择行动路径,免去地面控制的麻烦 。这说起来容易,做起来很难,它不仅需要火星车有一套自己的处理系统,还要有更加智能的相机,从而识别路况,自主调整前进方式 。