#天目Tech+#如何设计一辆漂亮的火星车？ 火星车设计师贾阳讲述幕后故事

在距离地球近4亿公里的火星上，“祝融号”已经行驶了100多天，超过预定的3个月服役期限。未来，它将继续向南行驶，以获取更多的科学探测数据。

这个可爱的火星车是如何设计出来的？它有哪些功能和巧思？

9月4日，在中国科学院计算机网络信息中心和中国科学院科学传播局联合主办的的格致论道讲坛上，中国空间技术研究院总体部研究员、火星车及月球车设计师贾阳讲述了火星车设计的幕后故事。

贾阳在演讲 图源：直播截图

形似蓝色闪蝶

多次迭代的太阳翼设计方案

相较于地球，火星距离太阳更加遥远。这使得火星上光照强度不足，光照强度相当于地球轨道的20%。

而祝融号需要通过太阳翼吸收阳光产生电能，以维持设备正常运转。

为此，设计师们为祝融号打造了一个形似蝴蝶翅膀的太阳翼。这上面装备了1000多个太阳能电池片，总面积仅4平方米左右，但稳定性超强。

不过，光“造型”问题，设计师们就设计验证了至少三个月。

火星车太阳翼方案迭代 图源：直播截图

最初，设计师们打算将电池板设计成了屋顶形状。经过研究，他们发现，这种太阳翼难以承受火箭发射时的剧烈震动，可靠性不高。

如若采用四片长方形太阳翼，先向两侧展开，再后向展开呢？

经过实验，设计师们发现这种造型在爬坡越障时，后体太阳翼很容易跟地面形成干涉。

“如果火星车向后走，后面的两个太阳翼就会触地。”贾阳解释道。

而后，设计师们又考虑用圆盘状、蝙蝠翅膀状等替代长方形的太阳翼。

“最后收官的时候，我们发现我们设计的火星车很像一只蓝色的闪蝶，为此，我特意买了一个蝴蝶标本，放在办公桌上。”贾阳笑称。

形似蝴蝶的最终方案 图源：直播截图

从自然界中取材

创新设计克服重重阻碍

定下火星车的外形设计，只不过是一个开始。火星地形复杂、天气恶劣，要想在火星表面进行探测工作，“祝融号”火星车还面临着许多难题。

火星表面多沙土，车轮容易陷入沙子中。没有4S店，无法等到救援车辆的祝融号要怎么办？

它会像小虫子蠕动一样，先让中轮和后轮保持不动，通过前轮向前行驶降低车身。接下来，祝融号的前轮不动，中路和后轮再向前行驶，让车身抬高。

“祝融号能轻松地从沉陷的沙土地里自己走出来。”贾阳说。

火星车“自拍照” 图源：中国航天文化

除了地形险恶，火星上的天气也“变化多端”。这里常常会出现遮天蔽日的沙尘暴。

一方面，没有光照，太阳电池就发不出电；另一方面，如果电池片上累积了很多沙土，火星车也无法继续工作。

正在大家一筹莫展之际，设计师们从荷叶上得到灵感。下雨时，水珠在荷叶上聚集，却不会把荷叶打湿，当微风吹过，水珠就随着摇摇晃晃的荷叶落下去了。

借鉴荷叶的这种“运动”，科研人员把电池片上的玻璃，变成了一个纳米级的微观“针床”。由于火星尘颗粒的尺寸大于“针床”内的间隙，当火星尘掉落在电池片上时，就会“浮”在针床上，大大减小了其与电池片之间的接触面积。

如此一来，火星尘不易沉积在电池片上，即便沉积，当太阳翼进行运动时，火星尘也很容易被移除。

太阳电池片除尘灵感来源于荷叶 图源：直播截图

要实用也要“美丽”

火星车设计上的小巧思

克服了层层阻碍，一辆实用的火星车已初具雏形。光实用可不行，精益求精的设计师们还要保证它的美丽。

今年6月，国家航天局公布了祝融号的一批“自拍照”，“萌”翻了不少网友。

有人发现，火星车的车轮上还有一个小秘密——设计师特意在祝融号后轮上设计了汉字“中”的突起。当它在行进时，印了“中”字的痕迹就会留在火星表面。

火星车车辙印带有“中”字 

这难道是为了宣传吗？还真不是。贾阳表示，这个设计的主要目的是测量火星车的滑移率。

隔着4亿公里传回来的影像不够精细，人很难通过照片，直接看出祝融号上是正常行驶，还是发生了沉陷。

为此，设计师们想出了一个办法。“如果两个中字之间的距离是1米，证明火星车正常行驶在火星地面上。如果两个字之间的距离只有0.5米，就说明火星车在打滑，伴随着较大的沉陷危险。”贾阳解释道。

与此同时，设计师们发现，火星车的“额头”不够漂亮。这片A4大小的区域，只有三个相机的孔洞，显得有点单调。

如何提升火星车的“美貌”？

从不同字体书写的几千张“火”中，设计师们精挑细选，选定了一个源于宋代篆体官印“桓术火仓之记”的“火”字。它造型别致，图案饱满、装饰性强，最终成为了火星车的车标。

从技术攻坚到外形提升，一辆漂亮的火星车就此诞生了。

火星车祝融号 图源：直播截图