再有一种设计就是像扇子一样展开 ， 这样可以把空间率提高 。 但是这里有个问题 ， 展开以后每一片都不规则 ， 而每个太阳能电池片都有一定的尺寸 ， 这样的布片效率很低 ， 虽然面积很大 ， 但真正有效的、能放上去的电池片又很少 ， 所以这个也被否定 。 这是有代表的三个 ， 当然其他的还有很多 ， 例如平展的扇子设计等 ， 后来都觉得并不理想 。

文章图片
图29/39



文章图片
图30/39

四片长方形太阳翼


文章图片
图31/39

扇形折叠太阳翼
有个年轻的设计师提出了现在这样的设计方案 ， 即一体的压紧 。 这四片太阳翼的尺寸完全一样 ， 收拢时就是左图的状态 ， 展开后如中图 ， 而且这个面积相比刚才几种形式大很多 ， 后体方向的长度也在可控范围内 ， 不会出现跟平台或者是爬坡过程中跟地面擦碰的问题 。 大家一致认为这个方案很实用也很好看 ， 最终确定了这个方案 。


文章图片
图32/39

四展太阳翼方案
总之 ， 现在大家看到的飞行成果、天问外形、技术方案 ， 在整个方案和初样阶段 ， 都经历了反反复复的研讨、验证 ， 希望能够得到一个满足任务要求的整体最优解 。
还有火星低温的特点 ， 刚才提到太阳翼面很大 ， 像一只蝴蝶一样可以获得更多的太阳能 ， 在获得这些能量之后足够供设备供电、工作等等 ， 但火星还有夜晚 ， 火星的自转周期跟地球基本一致 ， 24小时多37分钟 ， 到夜晚的时候气温到达零下 ， 不同纬度、不同季节的夜晚气温不同 ， 最冷能达到零下100度 。 所以夜晚的能量获得、热量保温成为了问题 。
我们采用了两种方式 ， 一是保温 ， 采用新型低重量纳米气凝胶隔热材料 。 热交换有三种方式 ， 一是对流 ， 在地球上的散热主要靠空气的对流；另外两个是热传导、热辐射 。 一般的卫星处于真空中 ， 因而没有对流 ， 主要是传导、辐射 。 所以大家看到普通的卫星都是穿着金灿灿的多层隔热材料 ， 这种材料只有在真空下才可以起到很好的隔热效果 。 但是在火星上 ， 因为有地球1%、不到1000帕的大气 ， 多层隔热材料无法阻止火星大气对流 ， 因而起不到隔热的效果 。 我们就采用了新型的隔热材料 ， 叫纳米隔热气凝胶 。 这种材料很轻 ， 轻到可以放到一朵花上（如下图） 。 它是一种多孔材料 ， 因为孔径很小 ， 空气在里面不会产生对流 ， 因此阻断了对流的热交换 。


文章图片
图33/39

纳米气溶胶隔热材料
这是保温上的尝试 ， 但无论怎么保温它还会漏热 ， 还需要补充热能 。 怎么办？一开始我提到车上带了两个天窗 ， 就是太阳能集热器 。 它白天把热能收集起来 ， 晚上把热能放出去 ， 转换效率可以达到80% ， 如果转换成电 ， 电再转换成热 ， 靠光伏发电这种方式 ， 效率只能达到30%到35% 。 这就高效的利用了太阳能 ， 满足火星车上的能源需求 。 这也是国际上在地外探测器上第一次采用这种高效利用太阳能的集热器技术 。 通过有效、轻质的隔热材料保温和天窗的集热 ， 现在祝融号在火星表面工作状态很好 ， 夜晚的温度也很舒适 。