中国的火星巡游车是用什么方案解决太阳板蒙尘问题的？ 第1页

太阳能电厂内遇到的面板清洁问题，火星车上都能遇到，并且由于火星更干燥，无降雨，其静电吸附效应应该更强。鉴于工作环境，有以下可选方案

1反正太阳能电池板是折叠的，并且可以调整角度，是否设计成可反复折叠，在反复折叠过程中抖落灰尘，类似于人抖衣服上的灰。缺点是反复折叠需要额外的驱动机构，万一被小石子卡住，就直接完蛋。实际上即便火星车能够转动太阳能板，也是通过车身整体倾斜30度来开能不能掉灰，毕竟有灰还能用，抖坏了直接没了。

2面板才用抗静电吸附材料，面板增加振动马达，提高面板表面光洁度。通过减少吸附，以及定时振动清灰。不过预计振动会带来其它不确定因素。

3面板外贴膜，定期撕掉一张。但是由于面板并不是一整块，每一小块增加一个撕膜的动作，岂不是又增加了机构？

4压缩空气吹尘。效果不错，但是压缩空气也是要随火箭小车一起出发的，也是重量。

5面板清扫机器人，类似于擦窗机器人，一个月工作一次，面板表层磨损也不是太严重不是。

6毕竟使用寿命90天的东西，如果90天预计衰减20，我直接才用120%效率的电池板，或者增加20%面积，毕竟技术在进步，也不是不可能嘛

7换钚238，那货有没有太阳能都能稳定工作，半衰期很长，不过重量嘛

8 就90天的命，爱咋咋地，超期服役一天是赚到，没必要为了超期增加其它可能出问题的机构。何不直接研制新型号，将设计寿命改成180天或者更长，从设计之初开始就考虑这个问题

有。

我看到几个回答说目前没有解决方案。当然，如果你期待的是安装一个雨刷或者气泵之类的专门用于除尘的装置，那是没有的。因为这样非常的不经济。考虑到我国的火星车的设计寿命只有90多天（当然实际上会久得多，机遇号和勇气号也是90天，这都996多少年了。。。），这么短的时间内被沙尘暴完全覆盖太阳能板的概率并不大，如果为了这个目的而增添专门的除尘设备，需要更大的火箭推力的同时，会面临更多的失败的风险，在目前的技术条件下，并不是一个最优解。

关键词1：运气

上图的左右对比能很清楚的看到，被厚厚的火星黄色沙尘覆盖的机遇号，在二个月的时间内好像洗了一次车一样，变干净了许多，之后的数据显示其能源激增，与年初的电量相比，其电量增加了近70％。

这同样是托火星的沙尘暴的福。英文有一个词，叫dust devil,指的就是那些个小旋风，在地球上，这些小旋风形成于暖空气上升气流开始旋转的时候。

火星上同样会有这样的小旋风，如果刚好经过火星车，就有可能会吹走太阳能板上大部分的颗粒直径在1.2~5 μm的细微尘埃。^[1]要知道机遇号在火星上所处的位置是Meridiani高原，并不是一个多尘多风暴的地区，所以在积尘不多的情况下又恰巧有一股小旋风经过并清洁干净，真的是十足的运气。

关键字2：倾斜

理论上讲，所有带太阳能板的火车漫游车都可以通过倾斜整个车身来倾倒太阳能电池板上的灰尘，并以更大的投影面积面向太阳。当倾斜角度大于粉尘的「休止角」时，就能达到除尘的目的。

比如欧洲航天局迟迟未能发射的罗莎琳德·富兰克林（Rosalind Franklin）火星漫游车，就能通过寻找合适的地形将车身倾斜超过30度，从而让尘埃掉落。但也不是每台火星车都有这样的地形条件。比如2010年，位于南半球的NASA勇气号火星漫游车太阳能板就不幸被尘埃覆盖住了。冬天快到了，NASA想让勇气号倾斜从而最大程度地暴露在阳光下。但由于它的车轮已经卡死在向南倾斜5度的岩石上，而太阳在天空的北方地平线附近；所以最终让勇气号失去了精神（电力）。

有的火星车模型在设计之初都有考虑做可以单独控制方向的太阳能板(太阳翼一维转动系统)，或者通过不断折叠再打开的方式来除尘（很耗时），但由于运动部件在沙尘环境中极易发生故障并被卡住，或者电机在这个过程中发生故障，那么太阳能板就会卡在一个意外的角度上，导致阳光无法提供足够的功率，这会严重危及到任务的顺利进行。因此最安全的选择是让整辆车都倾斜一定角度。

困难

和月球类似，由于太阳的紫外线照射，加上大风导致干燥的尘埃间以及尘埃与地表间不断相互碰撞，导致火星大气中飘浮的沙尘会带有静电^[2]。一旦落在太阳能板上，就会吸附在上面，有时即使通过倾斜也无法完全去除吸附其上的颗粒，甚至就算是雨刷也没办法刮干净带静电的微粒(更不要说干搓运动会损害太阳能板表面了)

未来的解决方案

尘埃沉积是目前火星车运作持续时间的最主要的瓶颈之一。除了利用核能舍弃太阳能板不用以外，目前其它的解决提案还有在伸缩臂上安装压缩气泵、太阳翼二维转动等方法，各有优缺点。NASA目前选择是直接建造更大的太阳能电池板的方法。既然因尘埃遮蔽导致每个火星日的电量约以0.15%~0.29%的速度下降，也就是说在90天任务中尘埃会使光线变暗20%多，那就建一个增加20%以上余量的太阳能电池板，就能确保其拥有足够的能量。这是质量与预算最平衡的方法。

接下来的十年，肯定会有更先进的自除尘太阳能电池板技术出现。NASA的肯尼迪航天中心在上个世纪70年代就研发了一套电盾系统（Electrodynamic Shield），利用静电力和介电泳力清除太阳能电池板上的灰尘。具体的来说，就是将透明的电敏感材料放置在太阳能板上，借助传感器，当面板上灰尘浓度达到临界水平时为材料通电，让灰尘带电并飘浮，从而将其从面板上移开。之前由于静电击穿现象的问题存在，该技术从未在火星或月球上用过。但是NASA已经在研制一种办法可以防止静电击穿。在地球的模拟火星环境中，已经可以成功清除太阳能板表面不带电的尘埃颗粒。^[3]

实验室数据显示，面板仅需少量电荷，就可以在两分钟清除约90％的沉积在面板上的灰尘。这是少有的不需要水或机械运动而自动除尘的技术。”

题外话：应用

很多人说，这和我们的生活离得太远了，花这么多时间研发这个技术有什么现实的用途么？

有的，那就是：沙漠发电。

2019年全球发电量为27004.7TWH(27万亿度)。按照美国能源情报署(EIA)当年发布的《2011年国际能源展望》，到2035年全球能源消费量将增长53%。而目前全球只有不到0.04％的能源来自太阳能电池板。如果将世界的4%的沙漠面积用于太阳能发电，那么就完全可以在未来20年里达到全球范围的极大满足。^[4]

如果全球的荒漠全部装上光伏发电系统，一天的发电量就超过了目前全球一年的用电量（这也是前几年光伏产业泡沫巨大的原因之一，还是有很多的技术瓶颈存在）

而在沙漠中，是没办法通过水来清洁太阳能板的，但完全可以通过自我供电自我清洁技术发挥清洁功能。所以这个技术的前景还是很大的。

中国目前还没有相应的成熟专利，所以，中国加油。

参考

1. ^ Siebach, Ardidson, Cabrol, and the Athena Science Team, "Recent Spirit results: Microscopic Imager analysis of particle properties in Scamander Crater, west of home," LPS 41 (2010)
2. ^ Eden, H.F. and B. Vonnegut, "Electrical breakdown caused by dust motion in low-pressure atmospheres: Considerations for Mars," Nature, 280, pp. 962 (1973)
3. ^ https://www.researchgate.net/figure/top-The-dust-laden-screen-before-the-voltage-was-applied-and-bottom-dust-removal_fig1_235655142
4. ^ 美国化学会（ACS）第240届全国会议的一份报告。

据我所知上面安装了一个雨刮器。