「天問一號」黑匣子僅重4公斤，南航團隊揭秘研製過程

2020-07-24 現代快報

現代快報訊（記者 仲茜 阿里亞）中國 " 天問一號 " 項目背後，有不少江蘇元素、江蘇力量。現代快報記者了解到，項目總設計師孫澤洲是南航 1987 級校友，項目總指揮、總設計師顧問，人民科學家、中國科學院院士葉培建，也是南航航天學院院長。此外，南航航天學院科研團隊承擔了 " 天問一號 " 探測器的信標科研工作，助力 " 天問一號 " 遠航火星。

「天問一號」黑匣子僅重4公斤，南航團隊揭秘研製過程

△ " 天問一號 " 信標裝置模型器

什麼是信標？信標起什麼作用？

7 月 23 日上午，南航舉辦了 " 火星探測器發射直播觀摩活動 "，邀請航天學院應急信標裝置團隊成員與學生面對面分享交流。簡單說，信標裝置就是 " 天問一號 " 的 " 黑匣子 "，記錄火星探測器的運行軌跡以及機電系統運行情況。" 有了這套信標系統，天問一號就可以保持與地面信號聯絡，同時記錄探測器著陸火星的行動軌道。" 參與項目科研的團隊成員、南航航天學院張子健副教授介紹說，與飛機的 " 黑匣子 " 不同，火星的 " 黑匣子 " 需要克服很多困難，對科研的要求很高。" 特別是對電子系統的控溫耐溫、性能兼容、通信功能等方面，具有很多挑戰。"

「天問一號」黑匣子僅重4公斤，南航團隊揭秘研製過程

分享會現場，信標團隊還展示了 " 天問一號 " 信標系統的一個科研模型。整個信標系統裝置重量為 4 公斤，加上外部的整流罩只有一個小球大小，核心機電只有火柴盒大小。" 因為火星表面氣溫很低，信標系統需要在低溫下保持通電工作，整流罩採用了創新材料，具有控溫功能。" 張子健副教授介紹說，罩子外殼上下對立面隱藏了兩套天線，以確保探測器著陸後，一側遇到撞擊，天線受損，另一側天線依然可以保持與外界聯通。

【過程】克服疫情，團隊摸著石頭過河，啃下 " 硬骨頭 "

據介紹，2018 年 8 月，" 天問一號 " 火星應急信標裝置研製團隊在南航正式成立，詳細設計方案於 2019 年 4 月評審通過，經過六個月的研製與技術攻關，航天學院團隊按計劃完成了電性能測試、力試驗、鑑定級產品投產、大過載摸底試驗、全時序模擬測試、熱平衡試驗、專項試驗研製技術流程，各項功能與性能滿足使用與設計要求。11 月底正樣產品順利投產，2020 年 4 月信標裝置正式交付。

信標裝置能夠在高強度衝擊、極寒等極端環境下開展數據通信保障，主要在火星探測器進行著陸時進行通信保障，在國內還是國外都稱得上是 " 首創 "。一個全新的產品，在沒有任何成功經驗可借鑑的情況下，6 個月左右的時間，開展信標的設計、製造、試驗、驗證等工作的難度可想而知，團隊都是 " 摸著石頭過河 "。

更意外的是，今年初受新冠肺炎疫情影響，南京、北京的科研人員分在兩地，隔離交流、試驗檢測，也為項目進程加大難度。

【觀摩】南航師生圍觀發射直播，多位教授現場解說

「天問一號」黑匣子僅重4公斤，南航團隊揭秘研製過程

△ 南航師生一起觀看 " 天問一號 " 發射，多位教授現場補充講解

" 如果把飛去火星比作一個長跑比賽，那麼今年這個賽道上會有四位運動員。第一個出發的，是阿聯的希望號，第二個出發的，就是中國的天問一號，接著還有歐美飛行器陸續發射。" 在觀看 " 天問一號 " 發射直播現場，南航航天學院康國華教授介紹說，目前火星探測的成功率很低，在火星表面成功著陸是最大的難關。

今年也是航天大年，除了長徵五號、北鬥三號相繼發射成功，7 月 23 號 12:45，中國發射了 " 天問一號 " 火星探測器，下半年，中國還將計劃發射 " 嫦娥五號 "。

「天問一號」黑匣子僅重4公斤，南航團隊揭秘研製過程

看著 " 天問一號 " 出發飛向火星，同學們紛紛起身歡呼，" 中國航天創奇蹟，天問啟航振人心 "。觀摩會還現場連線了在海南文昌發射基地的南航航天學院常務副院長王寅老師，他也是南航火星應急信標團隊總設計師。他介紹說，此次長達一年半的研製工作，經歷試驗失敗、克服疫情阻力，國家火星探測信標團隊克服重重困難，肩負著使命，從正樣產品總裝、單測、環境試驗、聯試，到模擬飛行測試、驗收和綜合測試，一步一步腳踏實地，服務 " 航天強國 " 戰略需求，推進中國航天事業向前發展。

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  • 「天問一號」信標裝置僅重4公斤 南航團隊揭秘研製過程
    不過，火箭將天問一號發射升空進入預定軌道僅僅是第一步。南京航空航天大學微小衛星中心主任康國華告訴記者：「天問搭乘火箭，要進入到一個『地球火星轉移軌道』，到這個位置之後，下面那就需要天問在茫茫的太陽系裡面運動到火星。」「天問一號」探測的整個飛行過程包括發射、地火轉移、火星捕獲、火星停泊、離軌著陸和科學探測等六個階段。
  • 僅重4公斤，黑科技加持！天問一號的「黑匣子」可不一般
    2020年7月23日12時41分，長徵五號遙四運載火箭將我國首次火星探測任務「天問一號」探測器發射升空，並成功將探測器送入預定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了我國自主開展行星探測的第一步。23日，科技日報記者從南京航空航天大學獲悉，在本次火星探測任務中，該校研製的火星應急信標裝置，將搭載「天問一號」在火星著陸。
  • 南航團隊講述「天問一號」信標研製過程
    在本次火星探測任務中，南航承擔了火星應急信標裝置的研製任務，搭載「天問一號」執行我國首次火星探測任務，也是國內唯一獨立承擔火星探測器載荷研製任務的高校。此外，在此次「天問一號」發射火星探測器任務中，依然出現了很多南航人的身影。南航航天學院院長葉培建院士擔任總指揮、總設計師顧問，嫦娥四號探測器總設計師、南航88級校友孫澤洲擔任火星探測器總設計師。什麼是信標？
  • 「天問一號」信標裝置僅重4公斤 南航團隊揭秘研製過程
    此外，南航也是國內唯一獨立承擔火星探測器載荷研製任務的高校，承擔了&34;探測器信標裝置研製工作。今天（7月23日）上午，南京航空航天大學舉辦&34;，邀請應急信標裝置團隊成員與學生分享交流。整個信標系統裝置重量為4公斤，內部核心機電只有火柴盒大小。別看這個裝置個頭不大，但給科研人員帶來的挑戰可不小。
  • 火星應急信標：為「天問一號」安裝「黑匣子」
    科技日報記者23日從南京航空航天大學獲悉，在本次火星探測任務中，該校研製的火星應急信標裝置，將搭載「天問一號」在火星著陸。科研團隊介紹，這套應急信標的防衝擊性比黑匣子高三四成，並將在火星的極端氣候下，接受遠距離通信的挑戰，南航是國內唯一獨立承擔火星探測器載荷研製任務的高校。
  • 南航元素助力「天問一號」問天
    記者了解到，「天問一號」項目背後，有不少江蘇科研力量。南京航空航天大學承擔了火星應急信標裝置的研製任務，將搭載「天問一號」執行我國首次火星探測任務，也是國內唯一獨立承擔火星探測器載荷研製任務的高校。尤其值得一提的是，南航航天學院院長葉培建院士是項目的總指揮、總設計師顧問，而南航1988級校友孫澤洲擔任火星探測器總設計師。
  • 南航專家分享「天問一號」信標研製：內部核心機電只有火柴盒大小
    據江蘇公共·新聞頻道《新聞360》報導：「天問一號」背後，有不少江蘇元素、江蘇力量。火星探測器總設計師孫澤洲是南京航空航天大學1988級校友。火星探測器總指揮、總設計師顧問，中科院院士葉培建，則是南航航天學院院長。此外，南航也是國內唯一獨立承擔火星探測器載荷研製任務的高校，承擔了「 天問一號」探測器信標裝置研製工作。
  • 「天問一號」探火五大看點
    中國航天科技集團八院「天問一號」探測器系統副總師兼環繞器總設計師王獻忠介紹，研製團隊不僅攻克了火星制動捕獲、長期自主管理等關鍵技術難點，更實現了地火間的超遠距離測控通信，並將通過環繞探測實現火星全球性、綜合性探測，完成火星表面重點地區高精度、高解析度精細詳查。
  • 關注「天問一號」|總師又雙叒是「南航造」！這一次的火星探測器也不例外
    去年4月，在南航舉行的嫦娥四號研製團隊校友思政公開課上，葉培建院士曾向師生們介紹了中國航天的宏偉藍圖。「我們還要到火星取樣返回，還要對木星進行探測，還將向太陽系邊際探測飛行。中國的航天強國夢，將為中國的偉大復興做出貢獻！」
  • 揭秘「天問一號」！攜帶13種科學儀器上火星 專家：運行僅約90天
    揭秘「天問一號」！發射團隊將在升空前對火箭進行最終測試。據新華社報導，「長徵5號」在其發射帶下進行了幾次實驗性發射，但「天問一號」的升空將標誌著火箭的首次運行。該火箭有望將「天問一號」送入地球到火星軌道，這是「長徵5號」的首次發射。天問一號雄心勃勃，旨在一次完成所有軌道，著陸和巡迴飛行，並獲得有關「火星」的科學勘探數據。
  • 「天問一號」首次深空「自拍」 探測器上五星紅旗為專門研製
    圖為天問一號探測器。 中新社發 中國國家航天局 供圖這是「天問一號」的首次深空「自拍」，以此向祖國報平安，送上生日祝福。探測器上的五星紅旗也是為本次任務專門設計與研製的。五星紅旗尺寸約為39釐米×26釐米，略小於一張A3紙，重量144克，圖案採用特殊材料經特殊套印工藝噴塗。
  • 我國「天問一號」火星探測器，在去火星的「徵程」中並不「寂寞」
    7月23日12時41分，中國文昌航天發射場，長徵五號遙四運載火箭成功發射首次火星探測任務天問一號探測器，火箭飛行約2167秒後，成功將探測器送入預定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了我國行星探測第一步。「天問一號」的航行時間為7個多月，飛行距離約4億公裡。這個距離約是地月距離的1萬餘倍，就相當於約830萬個全馬賽程，地球周長的10000倍。
  • 央視揭秘:天問一號如何穩穩地抵達火星?
    央視揭秘：天問一號如何穩穩地抵達火星？讓我們來揭秘天問一號如何穩穩抵達火星。天問一號探測器正在奔向火星的途中，那麼在這上億公裡的路程當中，它是如何知道自己的位置，並且保持姿態穩定的呢？這就離不開一個重要的裝置，叫作星敏感器。
  • 「天問一號」首次深空「自拍」
    自我國首次自主火星探測任務立項以來，如何做好火星探測器在軌工作狀態的可視化監測就成了研製團隊面對的重要任務之一。為了獲取「天問一號」在奔火過程中的全貌狀態，八院火星環繞器工程測量分系統團隊專門設計了一套由多個「質量小、個頭小、能耗小」的「小傢伙」組成的監測系統。在地面自拍時，人們可以藉助自拍杆等輔助工具，在選好角度、光影后進行拍攝，而「天問一號」的自拍卻沒有這麼簡單。
  • 「天問一號」火星探測器成功發功成功也僅是探測計劃的第一步！
    火星距離地球最近的時候大概是5500萬公裡，最遠則超過4億公裡！而月球距離地球僅為38萬公裡左右。距離方面的差距完全不是同一個級別的。更何況是一步到位，直接發射能夠攜帶火星車的火星探測器！為了實現繞、落一步到位，我國發射的「天問一號」探測器重量達到5噸左右，由環繞器（也叫軌道器）、著陸器和巡視器（又叫火星車）組成，需要由長徵五號運載火箭將「天問一號」加速到11.2公裡/秒，送入地火轉移軌道，才能「飛奔」至火星。目前我國也僅有長徵五號大型運載火箭有足夠能力將這麼重的火星探測器發射進入火星轉移軌道。「天問一號」僅火星軌道飛行器重量就達3175公斤。
  • 揭秘！天問一號首張深空「自拍」，沒自拍杆是咋拍的？
    記者從中國航天科技集團八院了解到，為了拍好這張照片，火星環繞器團隊進行了多項技術攻關。沒有自拍杆怎麼辦？自我國首次自主火星探測工程立項以來，如何做好火星探測器在軌工作狀態的可視化監測就成為了研製團隊面對的重要任務之一。
  • 「天問一號」探火丨地月合影怎麼拍？揭秘合影背後的故事
    一張由中國火星探測器「天問一號」在奔火途中回眸拍攝的地月合影火了。北京航天飛行控制中心飛控團隊與中國航天科技集團試驗隊密切配合，控制「天問一號」探測器在飛離地球約120萬公裡處回望地球，利用光學導航敏感器對地球、月球成像，獲取了地月合影，國家航天局對外正式發布了這一影像。這麼遠的距離、這麼快的速度，地月合影的拍攝難度可想而知。
  • 「天問一號」如何完成「太空自拍」？
    一個重量僅680克的相機與探測器完成解鎖，以約0.2米每秒的速度逐漸遠離探測器；在逐漸遠離探測器過程中，由近及遠拍攝下帶有國旗的「天問一號」探測器本體……10月1日，在舉國歡度國慶、中秋雙節之際，國家航天局發布我國首次火星探測任務「天問一號」探測器飛行圖像，五星紅旗在太空閃耀。
  • 五星紅旗耀太空「天問一號」怎樣完成「太空自拍」
    10月1日，國家航天局發布我國首次火星探測任務「天問一號」探測器飛行圖像，圖上的五星紅旗光彩奪目，呈現出鮮豔的中國紅。新華社發（國家航天局供圖）10月1日，在舉國歡度國慶、中秋雙節之際，國家航天局發布我國首次火星探測任務「天問一號」探測器飛行圖像，五星紅旗在太空閃耀。這張自拍照是如何完成的？記者採訪了中國航天科技集團八院的研製團隊。