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火星|“天问一号”的火星能量粒子分析仪竟是甘肃“智”造

【火星|“天问一号”的火星能量粒子分析仪竟是甘肃“智”造】7月24日22时22分25秒 ， 在“天问一号”火星探测器发射升空的第二天 ， 火星环绕器主载荷之一的火星能量粒子分析仪即成功开机 ， 开始“问天” 。它是13个科学载荷中第一个开机的产品 ， 也是在奔火期间唯一长时间开机的科学载荷 。据介绍 ， 该产品由中国航天科技集团有限公司五院510所（以下简称“510所”）和中国科学院近代物理研究所（以下简称“近物所”）两家单位联合研制 。
510所党委书记王润福清楚记得 ， 2016年4月26日 ， 在火星探测任务科学有效载荷工程研制启动大会上 ， 上级明确了由510所承担火星能量粒子分析仪的工程研制任务 ， 这是两器有效载荷分系统13个科学载荷中最晚明确任务的产品 。
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510所项目团队经过多轮技术交流与沟通 ， 与中科院近代物理研究所联合组成研制团队 。双方团队现场办公 ， 共同学习了航天产品设计标准规范及禁限用工艺标准 ， 对照相关标准 ， 开展物理仿真和关键技术攻关 ， 发挥了两家单位的各自优势 ， 通过合作取长补短 ， 在短时间内孵化出了工程应用的新产品 ， 为后续项目持续推进奠定了坚实的基础 。
该项目的技术负责人王鹢说 ， 火星能量粒子分析仪受限于工程指标的苛刻约束 ， 必须采用单个探测器系统对质子、电子、α粒子和重离子进行复合探测 ， 并进行粒子能量测量和种类鉴别 ， 该方案是国内首次采用的集成探测方案 ， 技术难度和实践风险非常大 。
时间紧、任务重 ， 面对这个全新的任务 ， 研制人员一头扎进了火星能量粒子分析仪的研制攻关中 。从问题分析、方案设计到试验验证 ， 环环相扣 ， 责任到人 ， 项目团队连续奋战了3个多月时间 ， 先后解决了物理探测方案设计和大动态范围、高灵敏度的读出电子学电路设计、探测器架构设计、高精度低噪电源、电子学刻度等多项技术难点 ， 满足了火星探测任务对产品技术指标的苛刻要求 ， 为产品研制奠定了坚实的基础 。
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在产品实现过程中 ， 研制人员又面临了新的难题：探测器需要保证带电粒子有效进入探测器 ， 同时又要阻挡空间环境中的光线“混入” ， 就必须在入射口安装一片厚度仅为2μm的金属挡光片 。薄如蝉翼已让众人惊叹 ， 而面对比蝉翼还要薄100倍的金属箔片 ， 让“轻轻拿起”这样简单的操作都变得无法实现 ， 更别说要开展力学等一系列实验了 ， 但这没有吓倒“敢啃硬骨头”的航天人 ， 在完全没有经验借鉴的基础上 ， 510所工艺人员严把材料选择、工艺验证等各环节要求 ， 围绕金属箔片的“夹持”、“裁剪”、“定模”、“固定”等各环节开展了一轮又一轮的研究工作 ， 终于实现了微米级金属箔片无损安装 。
这只是在研制历程中联合研制团队攻克的众多技术难题中的一小部分 ， 2017年10月30日 ， 火星探测任务工程总设计师张荣桥来510所调研时 ， 称赞了火星能量粒子分析仪前期取得的成果 ， 对火星能量粒子分析仪科学指标实现、薄弱环节验证、研制试验的全面性、合理性、有效性给予了较高评价 。2019年1月30日 ， 火星能量粒子分析仪在北京中科院空间中心通过了正样产品的验收评审会和数据包审查 ， 510所承研的能量粒子分析仪是火星两器有效载荷分系统第一个完成研制交付的载荷单机产品 。
随着火星能量粒子分析仪的正式开机 ， 它将开启漫长的工作模式 ， 完成它肩负的探测星际空间和火星空间环境等一系列重大任务 ， “期待集广大科研人员智慧成果的能量粒子分析仪不辱使命、出色完成工作 ， 为我们更好了了解火星环境提供宝贵的数据支持 。”王润福说 。


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