火星车(为什么中国月球车要包一层金箔纸，美国的火星车不需要吗？)

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正文

1、为什么中国月球车要包一层金箔纸，美国的火星车不需要吗？

为什么中国月球车要包一层金箔纸，美国的火星车不需要吗？

其实这个道理挺简单的，咱中国人有钱，包了金箔高大上啊！当然这就是个玩笑，真正的原因是中国人的月球车既怕热又怕冷，而美国人的火星车则不怕，难道我们中国人的月球车就那么娇贵吗？其实这得从月球和火星的环境开始说起！

月球是距离地球最近的天体，火星则是最有可能的移居地，两者都是热门目的地，但条件却大相径庭！

月球直径3400千米，重力大约是地球的1/6，无大气层，有这三个要素介绍月球已经足够了。月球和地球同处一个轨道，地球轨道上的太阳辐射功率1369W/平方米，这就会有几个结果：

导致的结果就是月球的白天大约130度，夜间大约是-170度，这个温度对应该对哪种设备都是一个考验！但月球的恶劣条件远不止这一个，还有另一个各位可能没有想到的问题！

上述的条件中，如果24小时内一个交替倒也罢了，结果是将近半个月的超过100多度的炙烤，接着又半个月的极寒，这可把工程师们给搞晕了！因为月球已经被地球潮汐锁定，环绕地球一圈才完成自转一周，也就是一个白天黑夜，而月球大约27.32天才公转一周，加上地球轨道公转的关系，朔望月的周期还要再加是2.21天，也就是29.53天，一半就是14.75天，正好差不多半个月。

恒星月和朔望月

将近130度的高温下，要呆半个月，所以落月的探测器上都有一层金闪闪的外衣，它唯一的用处就是以反射的方式将将太阳辐射能隔离，保证内部有一定的环境温度，因为没有大气层的对流与传导作用，这个反射方式隔离高温是不错的。另外这也不是啥金箔，不过是一层反射薄膜而已。

当然考虑了白天的高温，还有夜间的低温，因为半个月的黑夜会导致月面最低温度达到-170度左右，对于电子设备来说，高温是一个考验，但低温更是，大家都知道电池在低温下效率极差，而且还需供给设备使用！因此嫦娥四号的着陆器中装载了保命用的核电池（放射性同位素电池），以求在漫长月面低温中安然度过。

火星距离的地球约5500万千米（最近），直径约6794千米，有一个大气压为地球1%的二氧化碳大气层。由于距离比较远，火星接收到的太阳能大约只有地球的1/3，这使得火星赤道地区中午最高温也只有35℃，不过两极的夜间最低温还是能达到−143℃，因此在火星的夜间探测器仍然需要有一定的保温措施，但由于时间比较短（火星一昼夜和地球相差无几），这个要求就不太高了！

上图是NASA最近发射的火星探测器洞察号，尽管只是一张CG图，但还原度是极高的，我们可以很直观的看到，表面无任何绝热措施，但内部有没有保温设备，我们在外面看不到，但肯定会有！

上图是登陆火星探测器的太阳能电池功率，其中洞察号功率接近4.6KW，而且黑夜时间大约为12小时，很快就能得到补充，因此在火星表面工作，隔热与保温问题并不是特别大！

火星尽管没有像月球那样温度相差悬殊的环境，但火星有大气，会形成沙尘暴，这对于火星探测器来说绝对是一个考验！不是因为沙尘暴会把探测器刮跑，比如像《火星救援》中的情形是绝对不会出现的！

但因为火星大气极其稀薄，也就清风拂面，但因为火星重力只有地球的40%，因此它很容易扬起火星尘埃（极度干燥的火星尘埃非常可观），沉降之后会导致探测器太阳能电池晒不到阳光，机遇号就是这样挂了的！

这可是个长寿的家伙，它从2004年开始执行火星探测任务，历经2007年的火星沙尘暴，但却未能挺过2018年横扫火星的沙尘暴！

沙尘暴来临之时的火星大气透明度，这绝对是一个令人绝望的时刻，对在火星表面执行任务的探测器来说也同样是一个考验！

本文就不多说了，我们简单了解下，火星和地球之间相隔5500万千米，最远接近4亿千米，通讯延迟从3分钟（单趟）到22分钟不等，而且还可能会被太阳遮挡，还有地球和火星自转导致的阴影周期，绝对是一项考验技术和耐心的工作。

上图是洞察号登陆时保障通讯的两颗中继卫星，也是一个成功的案例，我们最近规划要探测火星，2030年左右可能还会采样返回，通讯同样是一个考验，预祝顺利成功！

2、好奇号火星车从地球到火星要多久？

排除掉金星引力弹弓，常用的地火转移轨道一般有两种，我们称其为霍曼转移轨道或者说最小能量转移轨道，还有就是快速转移轨道。

地火霍曼转移轨道只需要3.3公里每秒的速度增量(近地轨道出发)，再入火星大气也比较容易，代价就是飞行时间长达250天左右;

考虑到进入火星大气的技术难度，常用快速转移轨道大概需要5到6公里每秒的速度增量，飞行时间大概在180天左右。

好奇号的质量大(已经达到了宇宙神5系列的载荷极限)，成本高，着陆难度大，因此适合低能量低速度的霍曼转移轨道。

而洞察号所用的平台最初是为适配德尔塔2设计的，使用宇宙神5发射属于大马拉小车，有了足够的速度增量，自然适合快速转移轨道。

3、美国发射了那么多火星车，为何不顺便发个人上去，可探测得更清楚？

现阶段的科技估计还搭不到这种水平。

4、火星上的火星车是天体吗？

火星是天体，火星上的火星车就不是天体了。 天体是指宇宙空间的物质形体。通常是指天然物体。火星车是人造机械体，是人类制造出来用来探测其它天体的人造物体，不是天体。

5、为什么中国的火星车不像“好奇号”一样采用核电池？

核电池因为长寿命、结构紧凑、稳定性好、兼具保温、不依赖阳光等优点，更适合于长时间、连续、长机动距离的地面探测任务或深空探索任务，同时也是深空探索的趋势。

其实，中国在嫦娥4号探月任务中，就首次使用了同位素温差电池，这也是我国首个在航天器上成功应用的同位素电源，也就是你所说的核电池。（当然嫦娥3号也使用了同位素热源，但主要是用来抵抗月亮-180℃的低温）。

我们知道，核反应主要有3种，核聚变、核裂变、核衰变，嫦娥4号与美国的“好奇号”所使用的同位素温差电池利用的就是放射性锕系材料（钚238）的核衰变能量。

那有人就说了：既然有核衰变电池，那是不是有核裂变电池、核聚变电池？核裂变是有的，比如很厉害的KiloPower。这也是未来建立月球基地、火星基地在能源方面的明星方案，主要提供千瓦级以上的功率，这个以后再单独讲吧，核聚变电池，闹呢！核聚变都还没搞成呢！

就核衰变能量的利用方式的不同，核衰变电池又可分为热电式、辐射伏特效应式、压电式、闪烁中间体式。具体来讲，这些分类就是对核衰变产生的子核动能（热量）、阿尔法粒子、贝塔粒子以及伽马光子的利用来分类的。

同位素温差电池利用的就是核衰变产生的子核动能（热量），利用温差电材料的热电效应将热变为电，这是最近40年主流的核电池技术，又被称为放射性同位素热电电池（radioisotope thermoelectric generator，RTG），是静态的发电装置，具有结构紧凑、可靠性高、生存力强、质量比能量高、寿命长等特点。

利用阿尔法衰变材料作为热源的同位素温差电池通常使用钚-238（二氧化钚-238），（钚-238是一种人工核素，其化学性质有剧毒，其半衰期为87.7年，很适合用于深空探索，理论上，每千克钚238自然衰变可产生568瓦的热量，如果其热量全部转化为电能，还是非常可观的，但受制于材料的纯度、热电转换的技术等因素，实际效率通常不超过6%。第一个钚源于1959年在坟堆（Mound）实验室被制备出来，这个实验室位于美国俄亥俄州迈阿密斯堡，是美国原子能委员会(后来成为能源部)在冷战期间进行核武器研究的机构。

利用贝塔（β）衰变材料作为热源的同位素温差电池通常使用镍63、锶90、钇90等核素，它们主要发射贝塔粒子，其发电量相对较小，常用于微机电系统的电源。

我们先来看看嫦娥4号身上的同位素温差电池到底是个什么水平？

根据相关资料，嫦娥4号使用的这块电池重7千克，功率3.2~3.5W，这是个什么概念呢？这就和你夏天所用的手持小电扇功率差不多。如此小的电功率无法支撑起其科学载荷的用电需求（主要用这点电测了一下月夜的最低温）。作为对比，好奇号的核电池重45千克，功率为110W。

根据前面的钚238的理论产热数据：

嫦娥4号的这块电池，其热电转换率仅为万分之8.8。

好奇号的核电池，其热电转换率为千分之4.3。也就是说其效率提高了近50倍。

当然这个数据只是一个参考值，因为电池的重量不代表电池电芯中钚238的重量，所以实际的能量转换率肯定比这个要大，但这一数据也反映了综合的工艺技术，差距还是很大的，因为电池核心的材料都是钚238，差距的关键就是温差发电模块的差距了。

短时间内我国的同位素温差电池还处于研制试应用阶段，其功率还达不到实际应用的水平。

月球上的昼夜温差能达到300度，最低温度约零下180度，火星昼夜温差在120度，最低温度通常在零下85度，因为我国研制的同位素温差电池已在月球上进行了验证，而月球上昼夜温差相比于火星更加严苛，所以再大老远的把电池运到火星上测试就显得没那么必要了。

虽然太阳能电池的功率质量比以及使用寿命现阶段与同位素温差电池差距不大，但其巨大的占用面积是其最大的短板，这在一定程度上影响了科学载荷的配置和使用的灵活性以及整车的机动性。

任务的设计机动性和机动距离一种程度上决定了供电方式：

“好奇”号于2012年8月5号登陆，于2016年9月24号结束扩展任务，设计任务时长超过4年，在火星上执行任务的距离为13.93公里，虽然好奇号的整车质量达到了899千克，属于重型科研平台，但其平均时速达到了9米/每火星天，是跑得最远的机遇号（约43公里）时速的3倍，机动性显然更强。

而在2018年5月发射的洞察号，因为其是作为一个固定的着陆器研究火星核心、地幔和地壳等内部要素的演化，不需要进行机动，说白了就是落地就安家的那种，所以它并没有配备同时期使用率很高的同位素温差电池。

而天问一号火星车作为首次降落火星执行地面探测任务的设备，执行任务的时长较短，计划于2021年4月23日降落火星，并进行为期3个月的探索，从保守的角度讲，虽然并没有任务设计机动距离的相关数据，但结合嫦娥系列任务的机动距离数据（玉兔二号行驶了463.26米）和火星车的实车结构来看，显然它也并不需要做很长距离的机动。

任务的用电需求也一定程度上与电池相互制约：

好奇号全车重量达到899公斤，与NASA此前登陆火星的机遇号和勇气号相比明显个头更大，携带了更多更为先进的科学载荷（共10套），包括了多种使用激光进行工作的大功率耗电设备，其核电池一个火星天可以连续充电提供2.8度电。是使用太阳能电池板供电的机遇号和勇气号的大约3倍。直到今天仍然在火星上工作，实际供电超过了8年。根据NASA的数据，好奇号火星车在执行任务的第5年，仍然未见明显的能量衰减。

这是一个相互制约的关系，当然还是以科研任务为主线，天问1号火星车全车重240公斤，携带6种科学载荷，且多为各种相机和被动分析设备，能耗不高，所以可以采用太阳能电池板供电。

就像本文一开始所说的那样， 核电池的优点显而易见，它稳定紧凑，不受阳光的影响，可以连续供电，适合于深空探索，中国的核电池能源这块也是与中国航天事业的发展同步的，现在我们有了行星探测计划，有计划就有需求，才会推动发展，相信随着中国深空探索任务的不断增多，中国在核电池领域将会快速前进。

6、中国首辆火星车征名，哪个更好？

“麒麟号”

引用百科：“麒麟是中国古代神话传说中用以象征祥瑞的神兽，是建马的后代，其祖先为应龙。公兽为麒，母兽为麟，据说能活两千年。它性情温和，身上虽有可攻击敌人的武器，但不伤人畜，不践踏昆虫花草，故称为仁兽。

其首似龙，形如马，状比鹿，尾若牛尾，背上有五彩毛纹，腹部有黄色毛，口能吐火，声音如雷。相传只在太平盛世或世有圣人时才会出现，故被称为瑞兽。”

中国神兽，与火?有关，探索火星，实至名归。

麒麟有瑞兽之称，是和平的象征。既代表中国和平探索宇宙的决心，也代表了中华民族善良勇猛的民族精神。

如今我们把火星探测器命名为麒麟，更代表了瑞兽只出现于太平盛世的中华民族当代！彰显了当下中华民族伟大复兴的历史关键时期。

7、中国火星车已经做好，为何选择2020年首探火星？

近日欧阳自远透露了中国火星车已经研发成功的消息，而且计划在2020年探测火星，这是我国深空探测的重要一步，当然风险也非常之大，因为我们从来没有抵达过火星，也没有发射过火星探测器，第一次探测火星就要在火星上部署火星车，在世界航天史上是绝无仅有的。

之所以选择2020年这个时间，是因为火星和地球之间每2年就有一次近距离机会，前往火星路程较短，7个月左右的时间。世界各国探测火星都按照这个时间表进行，错过这个窗口，就要等2年的时间。中国第一次发起对火星的探索不是2020年，而是在2011年，当时搭载的俄罗斯火箭出现故障，导致没有进入轨道。

一直到今天，中国再次发起对火星的探索。中国火星车的研发很可能基于玉兔火星车的经验，不过要在火星上降落，这是一个非常关键的操作，目前NASA成功过，欧洲空间局成功一半，因此难度系数是非常大的。中国第一次探火就要在火星上降落部署一辆火星车，这代表的是一种信心，暗示我深空探测部署天体表面探测器应该问题不大，相关技术也比较成熟。

火星和月球最大的不同是距离远，还有火星有大气，因此火星车降落需要克服火星大气，对深空遥测是个很大的考验。目前NASA是探测火星的第一梯队，欧洲、俄罗斯被远远甩开，中国要部署火星车也紧跟NASA脚步，如果成功，只有中美能够在火星上部署火星车。

8、人类在地球上能否看到火星的地面上有没有火星车？

目前人类在地面上，不通过绕月卫星，还不能清晰的看到月球表面的情景，而火星离地球的距离远远大于月球到地球的距离，所以更没有可能直接看清火星表面的情况。

何况“火星车”是地球上人类放到火星上的设备，地球上的人没有将“火星车”放到火星上，火星上就不可能有“火星车”。

9、火星车是什么？

全称火星漫游车。人类发射的在火星表面行驶并进行考察的一种车辆。

人类对地球的近邻－火星一直非常感兴趣。

火星车 (16张)

天文望远镜发明后，人类对火星的了解开始增加，但同时争议也在增加。如有人在火星上发现了“运河”，有人却认为只是心理暗示造成的错觉；火星的卫星火卫一、火卫二也曾被人认为是火星人制造的人造卫星。

鉴于火星是太阳系中表面环境与地球最接近的天体，很多人认为，火星上可能有“火星人”，至少有生物。

这些猜测使人类对火星的兴趣进一步提高。

因此，航天技术发展起来后，（前）苏联和美国都开始发射火星探测器。1962年11月前苏联向火星发射第一个火星探测器“火星1号”。此后的30多年，人类共向火星发射了30多个探测器。即有环绕火星飞行的轨道探测器，也有登陆火星的探测器。

这些探测器给人类带来很多信息，尤其是基本否定了火星上有生物的可能。

但还是有人认为，火星上也许只有局部地区有少量低等生物，固定的探测器无法找到；同时人类也想进一步了解火星更多地区的情况。

火星漫游车应运而生了。