作為一名樂高愛好者和太空愛好者，祝融號火星車模型是我不能錯過的。所以我入手了我的第三套祝融號——由ONEBOT出品的積木祝融號火星車模型。而且令我非常興奮的是，這套祝融帶有動力組件，可以連手機(jī)遙控甚至編程。

這套祝融號與之前我已經(jīng)寫過文章的啟蒙的和森寶出品的祝融號相比，沒有著陸平臺，但是比例明顯大很多，擁有更精確的細(xì)節(jié)。正是因為大體型，為實現(xiàn)遙控帶來了可能性。

整個拼搭過程斷斷續(xù)續(xù)的持續(xù)了三天，真的是很大的一盒。電子版的拼搭手冊有一千多頁，這是比較有意思的，ONEBOT電子版帶來了很大的好處就是每一步都有動畫演示，還可以自由放大縮小調(diào)整3D模型的視角。這種帶給我的體驗，當(dāng)年的JPL也有過之無不及了。總體上拼搭過程還算順利。值得一提的是，ONEBOT零件的手感很好，我記得以前玩某些國產(chǎn)樂高式積木的時候，時間長了手指按得疼。這次的手感和樂高原廠的沒有多大差別，拼插的阻尼不大不小剛好。另外，包裝盒上畫了一個“苦味零件”的標(biāo)志，零件含有了對人體無害的苦味劑，我猜可能是為了防止小孩吞食。但是就像Switch的游戲卡一樣，反而激發(fā)了我嘗一嘗的興趣。我找了幾片零件品了品，有些零件確實是有明顯的苦味的。尤其是長藍(lán)銷或著短黑銷這種小零件，嘗過之后那種強(qiáng)烈的苦味令人印象深刻。那是一種苦得發(fā)辣的味道，讓你不想多含那個零件半秒鐘。大人尚且如此，更別提小朋友了。

搭建完成后的ONEBOT積木板祝融號火星車可以用巨大形容。它的尺寸比啟蒙和森寶的祝融號要大的多。ONEBOT積木板祝融號火星車可以很好的折疊起來，可以用來演示除了懸掛系統(tǒng)以外的所有展開動作。另一個好處就是在模型在家進(jìn)行收納的時候，比較節(jié)省空間。得益于巨大的尺寸，ONEBOT積木板祝融號火星車的細(xì)節(jié)要精確得多。用來展示祝融號真車的各大科學(xué)探測設(shè)備再合適不過。

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然后就可以介紹祝融號上搭載了六大科學(xué)載荷：

首先介紹的是，安裝在桅桿頂部的導(dǎo)航與地形相機(jī)（Navigation and TerrAIn Camera, NaTeCam），這套相機(jī)由兩臺一樣的相機(jī)組成，每臺都可以拍攝2048×2048的410萬像素的彩色方形畫面，兩臺協(xié)同可以形成立體視覺。還可以通過桅桿頂云臺旋轉(zhuǎn)拍攝360度環(huán)形接片。ONEBOT積木板祝融號火星車的導(dǎo)航與地形相機(jī)和啟蒙祝融號、森寶祝融號一樣，都設(shè)計成了兩側(cè)不一樣的“異瞳”。不過總體來說，整個桅桿頂部的表現(xiàn)，ONEBOT是做的最好的。只需要簡單改造就可以讓它更貼近實車了。改造的事情咱們以后再聊。

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然后介紹的是，同樣安裝在桅桿頂部的，在兩臺導(dǎo)航與地形相機(jī)之間的多光譜相機(jī)（Multispectral Camera, MSCam）。這臺相機(jī)也可以拍攝2048×2048的410萬像素的方形畫面，但是它是全色相機(jī)，內(nèi)含9種不同波段的濾鏡片，通過不同物質(zhì)反射不同波段的電磁波的原理，獲得畫面里的礦物成分的空間分布。9個成像譜段分別是：480、525、650、700、800、900、950、1000 納米和全色波段，涵蓋可見光到近紅外波段范圍。主要用于探測火星表面的鐵氧化物、含鐵硅酸鹽等與火星水環(huán)境和地質(zhì)演化緊密相關(guān)的礦物。值得一提的是，祝融號真車在多光譜相機(jī)上面印有祝融號的印章，是個火字的篆文，出自南宋官印。ONEBOT積木板祝融號火星車與啟蒙的和森寶的相比，是唯一直接表現(xiàn)出了多光譜相機(jī)的模型。

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接下來介紹的是，安裝在祝融號左胸前的激光誘導(dǎo)擊穿光譜探測儀（Laser-induced Breakdown Spectroscopy Spectrometer, LIBS），它是祝融號表面成分探測儀（Mars Surface Composition Detector, MarSCoDe）的重要組成部分。它的顯著特征是擁有一片顯眼的兩軸可調(diào)的激光反射鏡，在外殼上印有鮮艷的五星紅旗。這個裝置通過向目標(biāo)物發(fā)射波長約為1064納米的近紅外高能激光脈沖，探測燒蝕激發(fā)出的等離子體冷卻過程中的特征發(fā)射光譜，進(jìn)而遠(yuǎn)程探測出目標(biāo)物的元素成分組成信息，可以探測10多種元素。屬于是一種“哪里不會點哪里”的光棱塔。激光誘導(dǎo)擊穿光譜探測儀和之前提到的多光譜相機(jī)通過固定在車尾定向天線立柱上的定標(biāo)板進(jìn)行校準(zhǔn)。在定標(biāo)板上安裝了12種已知成分的樣本。在ONEBOT積木板祝融號火星車上，激光誘導(dǎo)擊穿光譜探測儀的反射鏡造型表現(xiàn)的十分相像，是我三種祝融模型里面表現(xiàn)的最好的一個。即使是經(jīng)過我改造過的前兩款祝融模型，都趕不上ONEBOT積木板祝融號火星車的原廠設(shè)計。

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第四種要介紹的是次表層探測雷達(dá)（Mars Rover Penetrating Radar, PoPeR）。在祝融號上有兩種次表層探測雷達(dá)。一種是高頻次表層探測雷達(dá)，它有兩個金色的盒子一樣的天線，安裝在車體前部下方，比較顯眼。叫高頻是因為它工作在450兆赫到2150兆赫的特高頻UHF波段，比另一種的雷達(dá)頻率高，并不是說它工作在高頻HF波段。這個頻率的電磁波波長很短，可以實現(xiàn)厘米級的分辨率，對土壤的探測深度在3米以上，對水冰的探測深度在10米以上。ONEBOT積木板祝融號火星車的高頻次表層探測雷達(dá)的總體外形還算說得過去。ONEBOT過去是沒有金色零件的，這次是為了祝融號全新開模了新的金色零件。這種零件金色的表現(xiàn)要比樂高金色零件表現(xiàn)的還要閃耀。不知道會不會有人專為金色零件而殺肉呢？w

另一種是低頻次表層探測雷達(dá)，它有兩根鞭狀天線，安裝在車體前部兩側(cè)。低頻次表層探測雷達(dá)工作在15兆赫到95兆赫的高頻HF、甚高頻VHF波段。更長的波長讓它有更深的探測深度，對土壤的探測深度在10米以上，對水冰的探測深度在百米以上。同樣是因為更長的波長，導(dǎo)致它的分辨率不如高頻雷達(dá)，可以實現(xiàn)米級的分辨率。ONEBOT積木板祝融號火星車與我之前的兩款祝融號模型相比，是唯一一款表現(xiàn)出了兩根低頻次表層探測雷達(dá)的鞭狀天線的，并且可以很好的進(jìn)行折疊。

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第五種要介紹的是表面磁場探測儀（Mars Rover Magnetometer, MoMAG），這是兩只相同的三軸磁通門探頭，分別安裝在桅桿的頂端和底端，用來探測火星近地表的磁場強(qiáng)度。研究火星磁場的意義是非常重要的。目前的理論認(rèn)為，火星失去了大氣和水，變得與地球大相徑庭，很重要的因素是因為火星沒有覆蓋全球的強(qiáng)大磁場，抵抗不了太陽風(fēng)的剝離作用。祝融號的直接測量結(jié)果既能幫助我們了解火星殼層剩磁的信息，也能與天問一號環(huán)繞器攜帶的磁強(qiáng)計探測結(jié)果相結(jié)合，幫助我們更全面地了解太陽風(fēng)與火星高層大氣/電離層的相互作用。而且，在祝融號之前，人類還沒有在火星表面可移動的磁場探測儀。只是在火星環(huán)繞器和洞察號固定式著陸器上有。祝融號攜帶了人類第一臺火星表面可以動的磁場探測儀。不過因為它太小了，很不起眼，我如果不指出來，你根本注意不到它在哪。

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第六種要介紹的是火星氣象站（Mars Climate Station, MCS），這是兩套小組件，用來測量風(fēng)速、風(fēng)向、聲音、溫度、壓力等等火星氣象數(shù)據(jù)。用來測量風(fēng)向、風(fēng)速和聲音的傳感器安裝在桅桿頂部相機(jī)云臺組件下方一側(cè)，就是那個圓盤型的裝置，可以測量最大70米每秒的風(fēng)速。說起火星的聲音，之前NASA毅力號傳回了火星表面的錄音，讓全世界航天愛好者為之振奮。沒想到我們國家第一輛火星車在著陸后的第一階段就傳回了火星表面的聲音，這真的是讓國內(nèi)的航天愛好者非常激動的?；鹦菤庀笳玖硗獾囊粋€組件，用來測量氣溫、氣壓的傳感器安裝在了車身前部那個圓柱形的天線的下面，是個不起眼的小盒子形狀的組件，可以測量零下130到零上70攝氏度之間的氣溫，以及1到2000帕之間的氣壓?；鹦巧系钠骄鶜鈮褐挥?00帕，不到地球的1%(地球標(biāo)準(zhǔn)氣壓是101.3千帕)。雖然95%是溫室氣體二氧化碳，但是氣壓很低，溫室現(xiàn)象很弱，氣溫也很低。ONEBOT積木板祝融號火星車和我的另外兩款祝融號也均沒有表現(xiàn)出來火星氣象站組件。

這樣祝融號的六大科學(xué)載荷就介紹完了。

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在祝融號上有兩套天線，一套是位于火星車右胸前的圓柱形全向天線，另一套是位于車尾正中的定向天線。關(guān)于祝融號的天線系統(tǒng)，我能找到的資料非常少。首先說說全向天線，我感覺從外觀上看這個圓筒形的結(jié)構(gòu)包含了一套螺旋天線或者四臂螺旋天線。這樣的天線的圓極化、全向的屬性讓它特別適合進(jìn)行衛(wèi)星通信，可以用來與環(huán)繞器通信，繼而可以中繼到地球。但是也正是因為它全向而沒有增益，所以全向天線沒有深空通信能力，不能直接聯(lián)系到地球。祝融號的全向天線工作在UHF波段。特別值得一提的是，剛剛過去的2021年11月，歐空局火星快車探測器與祝融號進(jìn)行了五次通信測試，就是通過祝融全向天線實現(xiàn)的。祝融并不能接收火星快車的發(fā)射頻率，但是火星快車可以接收祝融的UHF頻率。于是乎歐空局控制火星快車指向祝融號。中國國家航天局通過環(huán)繞器轉(zhuǎn)發(fā)上行指令控制祝融號發(fā)送數(shù)據(jù)，祝融號便開始在約定時間盲發(fā)數(shù)據(jù)?；鹦强燔嚤O(jiān)聽特定UHF頻率上的信號，再把收到的信號發(fā)回地球上的歐空局深空測控站。最后歐方把信號轉(zhuǎn)發(fā)給中方，就實現(xiàn)了這次歷史性的中歐深空試驗項目，為人類的科技發(fā)展和國際合作做出了貢獻(xiàn)。ONEBOT積木板祝融號火星車的全向天線是由一系列金色圓形零件摞起來的，總體感覺還是比較相近的。這種金色零件和低頻次表層探測雷達(dá)是同樣的顏色的，金光閃閃。

祝融號的定向天線工作在X波段，在沒有環(huán)繞器過頂?shù)那闆r下可直接對地球通信，但傳輸速率較低，主要用于傳遞火星車狀態(tài)數(shù)據(jù)。與前邊的全向天線相比，定向天線具有特定的波瓣，需要對準(zhǔn)目標(biāo)才能獲得天線的最大增益。一旦對準(zhǔn)目標(biāo)，定向天線與全向天線相比具有更大的增益，所以這種天線又叫高增益天線。最早的設(shè)計中這個定向天線是類似于NASA火星車的那種板狀天線，后來實際的產(chǎn)品上改成了現(xiàn)在的拋物面天線?？傮w上說，祝融通過環(huán)繞器中繼可以達(dá)到比直接與地球通信更大的通信速率。根據(jù)軌道特點，祝融號在環(huán)繞器近火的時候主要用全向天線與UHF頻段通信，遠(yuǎn)火時主要用定向天線與X頻段通信。ONEBOT的定向天線設(shè)計的給人感覺就是，努力的通過很多零件實現(xiàn)了定向天線造型的復(fù)雜度，概括的處理了一些細(xì)節(jié)。

在ONEBOT積木板祝融號火星車上，桅桿和高增益天線桿的折疊機(jī)構(gòu)采用了一種阻尼十足的球形關(guān)節(jié)設(shè)計。它既可以保證足夠的阻尼防止震動之類的事情導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒伏，也不會太硬而對折疊動作造成阻礙，我非常喜歡這個設(shè)計。

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祝融號后背上有兩個明顯的圓形的有十字形支撐的裝置，那就是火星車集熱器?；鹦巧咸淞?，低溫對于火星車設(shè)備有致命的傷害。由于祝融號沒有RTG這樣的核動力熱源，用電熱的效率也太低了，火星集熱器就可以利用太陽能，把熱能保存下來，能量效率可以達(dá)到80%。圓形十字形是火星集熱器的外殼，外面覆蓋了輕薄的聚酰亞胺薄膜，用十字形骨架支撐成一個穹頂（這樣火星塵就不會積累在弧面上），里面填充了熔點是零下26度的正十一烷，白天的陽光之下正十一烷吸熱融化，晚上冷的時候凝固放熱，配合火星車的輕量化氣凝膠保溫層，就可以保持住火星車核心溫度，原理簡單高效。真是不得不佩服中國航天設(shè)計師的智慧啊！ONEBOT的祝融號的火星集熱器利用軟管和科技件組成了類似的圓形十字形的圖案。

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祝融號有四片太陽能電池板，應(yīng)用了高光電轉(zhuǎn)換效率的三結(jié)砷化鎵電池板。中國在三結(jié)砷化鎵電池板的研發(fā)上比較有經(jīng)驗，相傳現(xiàn)在的光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)超過30%，神舟飛船和中國空間站也都采用了砷化鎵電池板。作為我們的第一臺火星車，我們沒有采用NASA好奇號、毅力號那樣的核動力，而是采用了勇氣號、機(jī)遇號那樣的太陽能動力。我猜原因可能是因為，一方面祝融號的尺寸比較小，和勇氣號、機(jī)遇號比較接近，另一方面可能是因為RTG核電池比較貴，核材料源自于核反應(yīng)堆，比較難于制取。在降落的時候，四片太陽能板是折疊在火星車背部的，打開以后像一只蝴蝶，所以祝融號有個綽號叫藍(lán)色閃蝶。而ONEBOT積木板祝融號火星車的設(shè)計可以讓你完美的還原這個展開的動作。

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在祝融號實車上，行走系統(tǒng)有六個可以獨立驅(qū)動獨立轉(zhuǎn)向的金屬輪，每只車輪是外側(cè)單臂懸掛的。在車體兩側(cè)有兩對搖臂，前搖臂直接連接前輪，后搖臂連接副搖臂，副搖臂連接了中輪和后輪。祝融號靠搖臂運動配合前輪后輪不同時前進(jìn)來實現(xiàn)尺蠖運動，靠所有輪轉(zhuǎn)到橫向來實現(xiàn)蟹行運動，靠前輪內(nèi)擺、后輪外擺，再左右輪組相向轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。

在天問一號任務(wù)早期流出的CG視頻中，火星車搖臂的前輪與中后輪組畫反了，早先出的那幾款祝融號模型都受到了誤導(dǎo)，也出現(xiàn)了同樣的錯誤。這一點在我之前的祝融號模型的測評中就有所闡述了。但是ONEBOT積木板祝融號火星車就沒有出現(xiàn)上述問題。

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接下來就由介紹，ONEBOT積木板祝融號火星車最大的亮點——帶有動力組件的行走系統(tǒng)。在ONEBOT積木板祝融號火星車上，為了保證強(qiáng)度，真車車輪的外側(cè)單臂懸掛被改成了每輪兩側(cè)都有的雙臂懸掛。六輪獨立驅(qū)動獨立轉(zhuǎn)向是顯然不可能在模型上實現(xiàn)的。于是改成了車體內(nèi)雙電機(jī)集中動力，每臺電機(jī)驅(qū)動同側(cè)的中輪和后輪。動力由一組齒輪和軸輸出到后搖臂上，再通過鏈條傳遞到輪子上。這是一種非常有趣的絕妙設(shè)計。

遙控可以通過與3D搭建手冊相同的那個APP來實現(xiàn)，左手的虛擬搖桿可以對車輛進(jìn)行遙控，所以說操作非常簡單。界面全景模擬了火星場景，仿佛身臨其境進(jìn)行火星探險。右手的兩個滑塊可以控制畫面的俯仰和變焦。

ONEBOT積木板祝融號火星車在遙控之下跑的還是很快的，實際上真車祝融號的行駛速度是比較慢的，最大行駛速度也就是大約5厘米每秒，導(dǎo)航速度大約是1厘米每秒。

ONEBOT積木板祝融號火星車巨大的體積帶來了足夠的改造空間，讓你自由地根據(jù)自己的理解對火星車模型進(jìn)行優(yōu)化。這個過程甚至讓我想起來早年間制作田宮模型時候的那種改造自由度，而且樂高式的積木的改造難度要遠(yuǎn)低于田宮模型，這絕對是一種樂趣所在。

從原理上說，無論是真實的祝融號火星車還是ONEBOT積木板祝融號火星車模型，在編程上載后讓它自主運動的時候，車輛是靠電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)來控制距離和方向的，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、輪子轉(zhuǎn)數(shù)和地面上經(jīng)過的距離是成比例對應(yīng)的。ONEBOT積木板祝融號火星車是可以用手機(jī)APP“蜻蜓編程”來編程的，也是用類似的方法，通過控制兩臺電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)實現(xiàn)移動、轉(zhuǎn)向、甚至沿指定路線移動?？梢泽w驗一把真實火星車的操作感受。我在此推薦一本書，叫《月背征途》，里面詳細(xì)的記述了玉兔號月球車如何做路徑規(guī)劃、如何避障、如何上載程序。只不過使用蜻蜓編程給ONEBOT積木板祝融號火星車編程時候用的路徑規(guī)劃信息的來源不是導(dǎo)航地形相機(jī)和避障相機(jī)的照片，而是抬頭看一眼就可以了~ w

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本文簡略視頻版：

ONEBOT大比例祝融模型與火星上的祝融號 – lulinimages的視頻 – 知乎 https://www.zhihu.com/zvideo/1452780400356089856

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前文所述均為本祝融號模型的原廠狀態(tài)。關(guān)于本祝融號模型改造、修正和Debug：

祝融模型后續(xù)：細(xì)節(jié)決定成敗 – lulinimages的文章 – 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/444595995

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彩蛋：火星巨獸