5300天45公里，機遇號在火星上面臨重大危機，或就此報廢

2004年，美國宇航局（NASA）發射了兩台火星漫遊車：「勇氣號」和「機遇號」。 這兩台火星探測車最初設計用於拍攝、探索和研究火星表面的任務，設計壽命只有90天。然而，這兩台太陽供能探測車的運行時間遠遠超過了它們的設計壽命。相隔半個火星的勇氣號和機遇號，揭開了一個人類長久以來一直充滿好奇的紅色星球。

從赤鐵礦球團到沉積岩，都是火星過去有豐富的水的證據。近距離觀察到火山口壁和沙丘，在火星上發現了第一個鐵隕石。因為一直在各個地方探索，機遇號成為了在另一顆行星上足跡最多的探測車。

勇氣號運行了六年，直到2010年，它的太陽能板上積滿了灰塵，再也不能繼續漫遊。它一直是一個固定的科學站，直到它的低電池壽命迫使該研究團隊完全放棄運作。截至目前，另一台漫遊車機遇號仍在工作。

機遇號因為太陽能電池板上積累了灰塵，數次險遭毀滅。但受益於風，太陽能電池板上的灰塵又被吹走，使其能夠按計劃繼續運行。不幸的是，它目前正處於有史以來最嚴重的沙塵暴中，研究團隊正面臨著一個大家不願看到的情況，那就是在火星上已經工作14多年（將近5300天）的機遇號將迎來任務的終結。

不得不令人驚嘆，一個為90天任務設計的探測車已經持續工作了14年，但事實上，勇氣號和機遇號本都可以持續更長的時間，甚至可能是無限期的。這是為什麼呢？

首台火星漫遊車是1997年的索傑納火星車，它的質量只有11公斤，長度大約0.6米，是為一項7天的任務而設計的。在非常謹慎的操作下，當基站聯繫中斷時，它幾乎進行了整三個月的活動。通過前後方攝像頭，它在火星表面不同位置拍攝了第一組火星照片，任務結束時行駛距離超過了100米。

因此，下一代需要更大，更堅固，更持久，並且能夠走得更遠。新的兩台火星探測車——機遇號和勇氣號，配備大量的科學儀器和高級照相機。它們不需要一個基站，可以直接與地球通信。勇氣號和機遇號被設計為至少持續90天，希望通過過度設計探測器，它們可能會持續更長的時間。

最大的憂慮之一是動力。早期階段考慮了許多選擇：放射性同位素、電池和太陽能電池板。根據來自索傑納的發現結果，火星塵埃會堆積在太陽能電池板上，但是電力只以每個火星日大約0.29%的極慢速度損耗。在90天的任務中，這意味著總共減少了23%的電力。因此，對於如何設計勇氣號和機遇號有許多選擇。

一種選擇是安裝一些機械裝置，如雨刷，以去除任何積累起來的火星塵埃。在地球上，雨刷非常普遍，所以這似乎是解決這個問題的明顯方法。但是涉及到灰塵聚集在像太陽能電池板一樣的表面上時，火星和地球在兩個重要方面有很大不同。

（1）火星塵埃非常小，非常細。火星上的大氣塵埃直徑約為3微米，並通過靜電力粘附。我們不能像在地球上那樣「刷掉它」，大量塵土會依然存在。

（2）火星上沒有液體可以進行幫助。火星上的水不會保持液態（除了少量的高氯酸鹽水），並且只能攜帶有限數量的液體。乾擦運動會損害帆板表面，這就變成糟糕的解決方案。

不過，還有更好的選擇。雨刷較重且複雜，在火星的極端溫度下會受到損壞，很容易破碎。第二種解決方案是設計可以傾斜的太陽能電池板。由於火星通常有持續不斷的低水平風，所以任何塵埃的積累都可能被火星的自然環境吹走。事實上，火星上有「自然」的清潔事件，但在設計這些漫遊車時並不知道。偶爾一晚上的風會把大量的灰塵吹掉，只有在一整個火星年一次風吹都沒有的時候，探測器才會無法運行。

這些電池板本可以配備一種靜電驅除灰塵的機制。通過對電池板本身充電，一些電荷會轉移到塵埃顆粒上，從而導致相互排斥。然後，只要有風就會把懸浮的灰塵吹走，大大提高了探測車的性能。但缺點是有時灰塵顆粒會帶電，而且我們無法選擇電荷符號，特別是如果它們是很好的絕緣體的話。

最後的考慮是給這些漫遊車配備一個壓縮空氣瓶（或火星空氣壓縮機）和一個鼓風機臂。就像我們可以用壓縮空氣來吹掉電腦上的灰塵一樣，同樣的物理原理在火星上也能奏效。因為只有限量的壓縮空氣，當自然清潔事件沒有幫助復原火星車時，就需要非常節儉地使用它。

如果我們現在從頭開始設計這些漫遊車，利用現在我們知道的情況，就可以大大延長漫遊車的壽命。

然而，NASA最終選擇了最具成本效益的解決方案：直接建造更大的太陽能電池板。在90天的任務中，預計灰塵會使光線變暗23%，那麼通過建造至少超過23%以上的太陽能電池板，將能確保漫遊車擁有足夠的能量。火星探測項目工程師Mark Adler表示，當面對清潔電池板的成本和複雜性時，最便宜和最低質量的方法都是使電池板變得更大。在高度受限的預算中，他們不能也不會花任何資金去超出任務要求。

現在，在火星上漫遊超過45公里（有史以來最多），並經歷5000多天之後，一場沙塵暴可能預示著機遇號的永久終結。

如果安裝了一台額外設備，比如安裝在機械手臂上的壓縮空氣鼓風機，那麼布滿灰塵的太陽能電池板就可以被清理乾淨。只要探測器有足夠的能量儲存在電池中來控制和操作鼓風機裝置，即使是一個阻擋百分百光線的沙塵暴也不會造成災難性後果。如果之前就安裝了這種裝置，那麼勇氣號本可以擺脫2010年的終結命運，而機遇號也不會像現在一樣處於危險之中，經歷巨大的沙塵暴。

不過，對於這兩台大大超過預期完成任務的漫遊車來說，它們的終結並不會讓人過於悲傷。但對於下一次任務來說，這是一個寶貴的教訓。如果能保護探測車免受火星塵埃的堆積，就有可能在火星上長時間持續運轉。

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