祝融號火星車能存活多久？車頂兩扇天窗是關鍵，太空版蔬菜大棚

祝融號火星車設計壽命是90個火星日，自登陸火星表面算起，事實上早在三個月前它就已經完成了工程總體要求的壽命指標。然而在正式宣告完成既定探測任務之後，祝融號並沒有停下自己的腳步。

後續又連續經歷了火星表面巡視探測第100個火星日、行駛里程突破1000米、進出日凌等多個任務節點，截至第174個火星日，祝融號行駛里程達到了1253米。

那麼問題來了，祝融號究竟能在火星表面存活多久？天問一號探測器系統副總設計師賈陽對這個問題曾有過一段經典的“凡爾賽”。

此前他與操控祝融號火星車的團隊成員交流時這樣說道，我傾向於比你保守一點，（趁）現在祝融號還有點熱鬧勁兒的時候，先讓它忙它的。

此時旁邊的人開玩笑說，等過兩年，過幾年。

賈陽接話：再晚點……走到有一天，萬一有點啥事的話，心裡更能承受的時候，再去挑戰一些難度係數更高的動作。

此番對話表明祝融號實際壽命不是以“月”為單位計算，甚至不僅是幾年，而可能是十幾年，這樣看來等到我們火星取樣返回任務實施之際，祝融號大機率還在“加班”。至於原先90個火星日設計壽命的指標設定也是基於空間探索高風險因素的國際慣例。

祝融號火星車日凌期間，地面應用系統副主任設計師曾興國也披露了兩個搶眼的資料，他指出，接下來祝融號首先要到達現在火星車南部大概兩公里左右的一個地區，並在那裡探測不明沉積物。再之後，就是想去在它南部大概20公里左右分佈有很多疑似泥火山的一個地區。

簡而言之，2公里是一個小目標，20公里則是一個大目標。

NASA的機遇號與勇氣號可看作是祝融號的同類火星車，勇氣號在火面存活了6年9個月12天，窮其一生也只走了7。73公里，機遇號則存活的更久，在約十五年時間裡走了45。16公里。

祝融號作為人類部署地外星球最為先進的太陽能火星車，有著更加卓越的行駛效能，因為它是當今世界唯一一款部署地外天體基於“主動懸架”設計的漫遊車。具備直線行駛、原地轉向、越障、爬坡、曲率行駛、蟹形移動、尺蠖運動、抬輪等行駛功能，其機動效能居於世界領先水平。它能在更短的時間週期裡透過複雜路況與脫困，更高的效率意味著它可以用更短的時間來實現既定探測任務，具體到行駛方面，就是可以走得更快更遠。

然而即便如此，20公里這個大目標仍然需要幾年時間才可以實現。那麼，祝融號持續開展巡視探測的底氣究竟在哪？它真的可以在火星表面存活這麼久嗎？

近年來，我國航天器的可靠性表現可以說是非常驚豔，比如嫦娥三號著陸器登陸月面後至今已有將近8年時間，但它仍然在長期管理運營模式下正常工作，該探測器是目前人類部署月球壽命最長的月面探測器。

首登月球背面的嫦娥四號著陸器與玉兔二號月球車更是發揚了長壽優勢，後者也已經成為人類部署在月球表面展開巡視探測時間最長的月球車。

有鑑於此，接下來旨在對月球進行全方位探測的嫦娥七號設計壽命就將瞄準8至10年，設計壽命都這麼長，實際壽命呢？這個問題只能留給未來了。

祝融號所在的火星與月球環境差異性很大，月球表面是高真空，月球車面臨的問題是極高溫與極低溫的交變，以及月夜帶來的超低溫，火星雖然距離太陽相較於月球更遠，但在稀薄大氣的作用下溫度卻是相對改善了一些，但即便如此著陸點也是在零下3攝氏度至零下103攝氏度的溫區，熱控問題依舊突出。

嫦娥三號、嫦娥四號、機遇號、勇氣號這些地外天體探測器雖然都是太陽能發電，但它們也都配置了同位素熱源輔助熱控，反觀祝融號是沒有的，那麼它是如何抵禦火星的低溫侵蝕呢？

早在天問一號登陸火星公佈的首批影像圖中就已經揭曉了答案，在下面這張祝融號火星車使用地形導航相機拍攝的自拍照中展示了車體頂部的一個圓形開口（實際上有兩個），它就是火星車的集熱窗。

祝融號是一輛將太陽能利用到極致的一輛火星車，比如，為了加強發供電能力專門針對火星環境設計了火星版三結柔性砷化鎵電池，然而如果單純依靠電加熱，且不論發電能力是否足夠，其熱轉換效率也是很低的，最多也就是30%至40%的區間，而集熱窗技術可以將能量轉換效率提升到80%。

集熱窗原理與蔬菜大棚是一樣的，就是儘可能多的吸收光能，又要能留存熱能。

這就要求這扇窗戶具備太陽光譜能量高透過率，以及遠紅外光譜低透過率，同時窗戶又要儘可能地輕質化，設計人員選擇了包括鋼化玻璃、有機玻璃、石英玻璃在內的很多材料，但這些材料要麼是抗拉強度不足，要麼是超重，都不行。

最終經過多輪迭代，設計人員跳出“玻璃”的桎梏，基於聚醯亞胺材料設計了一種厚度只有幾十微米的薄膜，重量也只有幾十克，完美地實現了工程總體設定的重量約束指標。

集熱窗薄膜張緊靠的是安裝框與兩根交叉的鋼絲，鋼絲形成一個向上的力使集熱窗形成上凸造型，目的是避免火星塵土在集熱窗上的聚積。

當太陽光進入集熱窗，下面就是填充正十一烷材料的集熱器，這種材料的熔點是零下26攝氏度，白天的時候它可以吸熱融化，到了夜晚溫度降低則逐漸凝固從而實現放熱，如此週而復始就能夠滿足火星車的熱能需求。集熱器外表面還有高太陽吸收率低紅外反射率的熱控塗層，其設計目的與集熱窗一樣，為的也是儘可能多的吸收光能，並留存熱能。