「天問一號」信標裝置僅重4公斤 南航團隊揭秘研製過程

2020-11-25 荔枝新聞

2300多年前,屈原仰望星空寫下名篇《天問》。2020年7月23日12點41分,我國在海南島東北海岸中國文昌航天發射場,用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。

發射升空僅僅是第一步,還有「考驗」等著它

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。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。發射升空後,天問一號探測器將「長途跋涉」約7個月才能飛抵火星。預計要到2021年2月末,才能到達火星軌道。康國華告訴記者,探測器要想順利著陸火星,需要環繞器一腳精準的"剎車",才能讓火星成功捕獲探測器。

火星捕獲是火星探測任務中技術風險最高、最為重要的環節之一,在火星探測器從地球飛向火星的過程中,能夠被火星引力所捕獲的機會只有一次。當被火星抓住後,著陸器著陸過程也是最難的地方,火星環繞器面臨諸多挑戰。因為速度非常得快,同時由於地火之間的信號傳播存在至少有幾分鐘的延時,所以基本上是靠探測器自主去著陸:「如果順利地經歷這黑暗的幾分鐘降落之後,天問一號就能順利到火星表面著陸,下一步就開始在火星的表面去行走。」

被火星成功捕獲後,環繞器將與著陸巡視器分離。讓我們共同期待著,中國火星車在火星上留下一道道的中國印跡。  

"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。今天(7月23日)上午,南京航空航天大學舉辦"火星探測器發射直播觀摩活動",邀請應急信標裝置團隊成員與學生分享交流。

火星探測器信標項目主任設計師、南京航空航天大學航天學院副教授張子建介紹:「信標裝置總結起來,其實有點像信標機和黑匣子的結合體。它既具有高速的衝擊防護功能,同時具有微小型的遠距離通信功能。」

信標裝置相當於黑匣子加上信標系統,主要在火星探測器著陸時提供通信保障。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。

張子建用了一個形象的比方:「晚上的時候,被子要給它蓋好,不能凍著。但是白天的時候還得曬著,不能蓋得太多,太多之後就散不出去熱了,有可能把它燒壞。所以必需進行精確的熱控分析,這個挑戰是比較大的。」

在空間體積限制下,要滿足高強度衝擊、極寒高溫等方面苛刻要求,難度可想而知。經過6個月研製與技術攻關,研發團隊克服重重困難,於今年4月正式交付信標裝置。火星探測器信標項目總設計師、南京航空航天大學航天學院常務副院長陳金寶介紹,裝上這個信標裝置,應該是我們國家在全世界的首例。

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(來源:江蘇廣電融媒體新聞中心/鄭偉 王堯 李揚 江蘇新聞廣播/周洋 編輯/趙夢琰)

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