张希波

祝融号：靠什么巡视探测火星

贾阳

截至今年7月30日，祝融号火星车在火星表面已工作75个火星日，当天完成了对第二处沙丘地貌的科学探测。后续，它会利用表面成分探测仪和多光谱相机等科学载荷，对更多目标开展详细探测。

可以说，人们已了解到“融融”的可爱与敬业。那么，它有哪些技术特色呢？让我们一探究竟吧。

火星表面地形复杂，既有陡坡、大石块，也有松软的沙地。美国火星车在工作过程中，曾遇到难以翻越的沙土质陡坡，也曾陷入沙土中无法移动。祝融号火星车采用了主动悬架移动系统，其目的就是使火星车在复杂的地形条件下，具备较强的通过能力。

在平坦的硬路面上运动时，火星车保持主动悬架机构的主动关节锁定，此时悬架退化为被动悬架。遇到石块障碍比较高的情况，可利用主动悬架将车体抬高。在难以通过的软土沙地，特别是车轮发生较大沉陷无法顺利通过时，可采用尺蠖运动方式脱困。

首先，两个前轮向前运动，中轮和后轮不动，车体高度随之逐渐降低。然后，前轮不动，中轮、后轮前进，这个过程中车体高度逐渐抬高。接着，再持续重复上述过程。这样的尺蠖运动方式，运动效率虽然比较低，但沙地脱困效果非常好。

火星表面温度偏低，在火星车顶部，安装的像双筒望远镜一样的设备，叫做集热窗。窗口有一层薄膜，可见光能顺利透过，车体发出的远红外线却无法透出，从而起到保温效果。

阳光透过集热窗后，能量被一种叫作正十一烷的物质通过相变方式储存。火星白天温度升高，这种物质吸热融化；到了晚上温度下降时，这种物质会在凝固的过程中释放热能。能量的转换方式变成了“光能——热能——相变能——热能”，效率可达到80%以上。

当前，火星上正值盛夏，祝融号火星车会“感觉”稍稍有点热。不过，等火星到了秋季之后，收集热能的这个本领就会显示出效用了。

在火星表面工作，不可避免地会受到火星尘的影响。最直接的影响，就是导致太阳能电池输出功率下降。因为火星车工作所需要的电能都来自太阳能，如果电能不足，火星车只能在火星表面“睡觉”。

在夏季，我们观察荷叶上的水珠，可以发现，荷叶与水间并没有发生浸润，荷叶随风摇曳的过程中，水珠很容易滚落。借鉴自然界荷叶的疏水原理，科研人员在电池盖片上增加了超疏基微观结构。这些结构的尺寸比火星尘颗粒的尺寸还要小，当火星尘与之接触时，就相当于与一个纳米级的“针床”接触，而不是与一个平面接触。这大大减小了火星尘颗粒与电池片之间的接触面积，从而减弱了它们之间的附着力，使火星尘不易沉积，即便沉积后也更容易移除。

火星车采用了超疏基电池盖片，其中两个太阳翼还可调整到竖直状态，便于火星尘滑落。

超疏基微观结构的制备方法有很多种，火星车上采用的是湿化学腐蚀法。测试发现，改进后的太阳能电池片，除尘效果达到了80%以上，特别是对粒径75～125微米范围内的尘埃颗粒，除尘效果可达95%。

火星表面也会有局部沙尘天气，严重时甚至蔓延到火星的大部分地区，成为全球性沙尘暴。美国的机遇号火星车在火星表面工作了15年，就是因为一次严重的沙尘天气而中断了工作。

祝融号火星车如何应对这样的沙尘天气呢？研制者们为其设计了自主休眠唤醒功能。就是说，火星车会根据环境变化，自己决定何时“睡觉”何时“起床”。

在火星表面，当风速逐渐升高，出现沙尘天气时，火星车首先感觉到的是太阳能电池板输出的电能有些不够。每当黄昏时，电池的电量都应该是满满的，“今天怎么这么少？”火星车赶紧计算明天的工作需要多少电能。如果结论是“差一点”，那么火星车就会减少工作的设备，通过“过紧日子”的方式等到第二天；如果结论是“差很多，不够今天晚上用的”，那么火星车就会立即休眠，全系统断电。这时，就需要祝融号火星车“过点苦日子”了。设备的温度越来越低，最低可达-100℃以下。即便如此也没办法，火星车只能在寒冷中“睡觉”。

唤醒有两个必备条件：一个是等到沙尘天气过去，阳光越来越强，大气变得澄净、透明，火星车太阳翼的发电量可维持正常工作；另一个是火星车关键设备的温度符合工作要求，比如蓄电池可正常充电了。

等条件都满足了，不需要地面控制，火星车会自己“苏醒”，继续工作。

（来源：《解放军报》2021年8月20日）

【阅读训练】

⒈根据选文内容回答标题中涉及的问题。

答：_______________________________

⒉選文是按照什么顺序介绍说明对象的？

答：_______________________________

⒊根据文中对祝融号火星车运动方式的说明，给“尺蠖运动”下一个定义。

答：_______________________________

⒋下列对选文内容和写法的分析，有错误的一项是（）

A.祝融号火星车可根据不同的地形，采用不同的运动方式。

B.祝融号巡视探测火星表明我国的航天技术已居于世界一流的水平。

C.“设备的温度越来越低，最低可达-100℃以下”，句中的“以下”不能体现说明文语言准确性的要求。

D.选文主要运用了列数字、打比方、举例子等说明方法。

随心变色的“魔术染料”

刘晨

在魔术表演中，魔术师左右手各执一张黑色梅花的扑克牌，两张牌轻轻一碰，魔术师吹一口“仙气”，原本的梅花图案瞬间变成了红桃图案。

魔术中扑克牌的颜色变化多端，只是幻影或手法技巧不同。现实中，能随心变色的生物只有变色龙。但是，随着“魔术染料”的出现，手机壳、鞋子、车都可以变换颜色和图案。接下来，就让我们一起认识一下这奇妙的“魔术染料”。

美国麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的研究人员模仿变色龙的变色能力，开发出一种可重复使用、完全可逆的“魔术染料”。作为一种混合型光致变色染料，它用漆料分别与品红、黄色和青色三种光致变色颜料等比例混合，再喷涂到物体上，之后让物体在紫外线和可见光的照射下改变颜色。

为什么会发生这么神奇的效果呢？我们知道，物体之所以显示出不同的颜色，是光与物质相互作用之后，光线与视网膜中的视细胞作用效果不同而引起，与光的强弱无关。而一切介质对光均具有吸收、反射、透射三种特性。吸收分一般吸收和选择吸收。一般吸收指的是在一定波长范围内，物质对各种波长的光作等能量吸收，而选择吸收是指物质对某种波长的光吸收显著，具有选择性。选择吸收是物体呈现颜色的主要原因。

不仅单色光能产生颜色，几种单色光的混合光也可以产生颜色。例如黄色光和蓝色光两种单色光混合可以产生绿色光。这种绿色光与单色绿光，人眼是感觉不出有什么区别的。

我们所知的染料颜色混合都是减法混色。“魔术染料”使用三种具有不同波长的三原色光来分别消除每种原色，从而形成各种颜色的光。

“魔术染料”基于染料的光致变色特性，比如化合物A在受到特定波长的光照射时，发生物理化学反应生成化合物B，其吸收光谱发生变化；在另一波长的光照射下，化合物B恢复到化合物A。

早在1867年，科学家们就发现，黄色的并四苯材料在空气和光线的照射下会褪色，受热之后会变回黄色。1952年，科学家又发现了一类叫螺吡喃的化合物，它在光线照射下能够发生可逆的颜色改变。近年来，中国科学家也合成了100多种有机光致变色材料。

例如日本研究了一种光致变色染料，能使合成纤维织物“染”上周围景物的颜色，把人的服装“融”在自然景色中。中国试制的光致变色染料腈纶线，编织成衣料后能随光源变化转换色彩。

魔术般的光致变色染料在日常生活中和国防军事上都能发挥重要的作用。

在日常生活中，不论是手机外壳、鞋子、玩具等小型生活用品的定制，还是汽车、飞机等大型设备的表面装饰，“魔术染料”都可以满足。

在国防军事上，它可以将军舰、坦克等武器装备用光致变色染料加以涂敷，其表面在光照下会产生变色，使其与周围的环境匹配，从而融入大自然中，让卫星等侦察手段不易发现它们的真面目，达到掩护的目的。

随着科学技术的进步，相信在不久的将来，光致变色染料会走入千家万户，并影响人们的日常生活。也许有一天，一辆边行驶边变色的汽车，会与你擦身而过。

（来源：《知识就是力量》2021年第7期）

【阅读训练】

⒈作者在第一段描写魔术师表演扑克牌变色的高超技艺，其用意是什么？

答：_______________________________

⒉选文是从哪些方面介绍说明对象的？

答：_______________________________

⒊简析下列句中加点词语的表达作用。

⒋下列对选文内容和写法的分析理解，有错误的一项是（）

A.选文的说明对象是光致变色染料，它是一种非常奇妙的染料。

B.这是一篇说明抽象事理的说明文，作者在文中多次运用了举例子的说明方法。

C.选文是按照逻辑顺序和时间顺序介绍说明对象的。

D.物体显示不同顏色与光的强弱无关，与波长有关。

【参考答案】

《祝融号：靠什么巡视探测火星》

⒈祝融号巡视探测火星靠主动悬架移动系统平稳前进，靠集热窗实现“保暖”，靠在电池盖片上增加超疏基微观结构降尘，靠自主休眠唤醒功能应对沙尘暴。

⒉从总到分的逻辑顺序。

⒊尺蠖运动就是身体前半部分先运动，然后后半部分再运动，通过身体不断伸与屈向前行进的一种运动方式。

⒋C。

《随心变色的“魔术染料”》

⒈①引出说明对象——奇妙的“魔术染料”——光致变色染料。②激发读者的阅读兴趣。

⒉是从制作工艺原理、发展历史、广泛应用等几个方面介绍光致变色染料。

⒊“主要”，有关事物中最重要的。它说明“选择吸收”对物体所呈现的颜色起决定性作用，但还有其他一些原因。“主要”一词重点又全面、准确而客观地说明了物体呈现颜色的原因，体现了说明文语言准确性的要求。

⒋B。

（作者单位：河北省乐亭一中）