服役將近4年，美國(guó)NASA的火星探測(cè)車(chē)“洞察號(hào)”電量終于耗盡，發(fā)出最后一張照片后，將長(zhǎng)眠于火星。盡管它采集了一系列重要數(shù)據(jù)，卻因太陽(yáng)能板被灰塵覆蓋，最終嚴(yán)重缺電，只能停止服役。而我國(guó)祝融號(hào)也采用太陽(yáng)能供電，如何避免此類(lèi)問(wèn)題？

火星是一片寒冷的沙漠，大氣中基本都是旋轉(zhuǎn)的塵埃。洞察號(hào)于2018年11月底登陸火星，降落在火星赤道以北廣闊且相對(duì)平坦的埃律西昂平原。

本來(lái)任務(wù)是2年，經(jīng)過(guò)評(píng)估運(yùn)行了4年，但是一直飽受灰塵困擾，即便是洞察號(hào)的機(jī)械臂多次嘗試幫助其清理太陽(yáng)能板，但是還是徒勞，由于干燥的灰塵富含靜電，使得太陽(yáng)能板上的灰塵始終無(wú)法清除。

最終形成了一層陽(yáng)光無(wú)法穿透的灰塵層，因?yàn)榘l(fā)電量的大幅度減少，NASA不得不停用了“洞察號(hào)”的機(jī)械臂，把所有電量都用在探測(cè)儀器上。

但是現(xiàn)在最后一點(diǎn)電量也已經(jīng)用完，拍攝最后一張照片后，發(fā)表了感謝留言，長(zhǎng)眠于火星。

而我國(guó)的祝融號(hào)火星車(chē)也已經(jīng)在火星度過(guò)了400多個(gè)火星日，行駛了2000多米，獲取了大量數(shù)量已經(jīng)傳輸回地球。

祝融號(hào)安全度過(guò)了火星寒冬、沙塵暴等極端天氣，最為重要的是巧妙的設(shè)計(jì)讓它可以輕松面對(duì)灰塵對(duì)太陽(yáng)能板的影響。

祝融號(hào)集成了4片巨大的三結(jié)砷化鎵構(gòu)成的“蝴蝶型”太陽(yáng)能電池陣列，其轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到31%，確保足夠能量供應(yīng)電力。這種冗余設(shè)計(jì)和蝴蝶結(jié)構(gòu)對(duì)于應(yīng)對(duì)灰塵變得輕松。

太陽(yáng)能電池表面增加了超疏基電池蓋片，這是一種模仿荷葉的納米級(jí)微觀結(jié)構(gòu)，可以減小火星塵顆粒與太陽(yáng)能電池之間的接觸面積，進(jìn)而使得顆粒更容易被火星風(fēng)吹走，除塵效率可達(dá)80%以上。

另外，祝融號(hào)太陽(yáng)能板兩側(cè)采用類(lèi)似與蝴蝶翅膀一樣的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的和折疊，進(jìn)而直接倒掉覆蓋在太陽(yáng)翼表面的火星塵。

當(dāng)祝融號(hào)遭遇火星的冬季，最低溫度在零下100攝氏度，沙塵天氣也會(huì)更多，因此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在抗低溫、抗沙塵、電力保障上進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)。

比如：采用兩個(gè)圓形的集熱窗讓祝融號(hào)接受陽(yáng)光進(jìn)行保溫；使用太陽(yáng)能定向追蹤功能，調(diào)節(jié)接受太陽(yáng)光角度；遇到風(fēng)沙時(shí)改變工作模式，節(jié)省電力等等。

由于祝融號(hào)6個(gè)車(chē)輪均可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，獨(dú)立轉(zhuǎn)向，還具備蟹行運(yùn)動(dòng)能力，用于靈活避障以及大角度爬坡。還有獨(dú)門(mén)秘笈：車(chē)體升降、尺蠖運(yùn)動(dòng)，能進(jìn)一步“抖動(dòng)”身體，震落灰塵。

而真正解決火星電力問(wèn)題的辦法，還有采用核動(dòng)力（同位素）電池配合，實(shí)際上美國(guó)的毅力號(hào)火星車(chē)就是這樣干的。

之所以我們沒(méi)有選擇，是因?yàn)槲覀兊募夹g(shù)處于試驗(yàn)階段，我國(guó)的同位素研究是從2004年開(kāi)始的，2006年制造出第一顆238同位素電池?！版隙鹑?hào)”探測(cè)器登月，即使用了該款核電池。

而“嫦娥四號(hào)”降落在月球背面，這是人類(lèi)第一次登陸該區(qū)域，因此除了太陽(yáng)能供電，我們還配備了同位素核電池（钚-238）供電裝置。功率不高，只有2瓦左右，僅僅供夜間采集溫度數(shù)據(jù)時(shí)候使用。

“嫦娥五號(hào)”采用的鋰離子蓄電池組+太陽(yáng)電池陣列，同樣出色地完成了任務(wù)。之所以沒(méi)有使用同位素核電池是因?yàn)閳?zhí)行任務(wù)周期短，光照充足，并且自主的能源i系統(tǒng)可以保障電力供應(yīng)。

而同位素核電池能力密度低，價(jià)格還很昂貴，例如我國(guó)十幾年前購(gòu)買(mǎi)一支大小相當(dāng)于2#干電池的同位素電池，輸出功率只有500mW，就花了3000萬(wàn)元。

能量密度低，轉(zhuǎn)化效率低成為同位素核電池的發(fā)展的瓶頸，因此我國(guó)依舊在尋找突破，預(yù)計(jì)在嫦娥六號(hào)等后續(xù)發(fā)射任務(wù)中繼續(xù)驗(yàn)證，以便于最終使用到下一代火星上去。

這還需要我們科學(xué)家孜孜不倦地努力，總之獨(dú)立自主研制才是王道。