神器|数个首次!飞向火星的“天问一号”有这几个“神器”……

本文转自【新华社客户端】;
火星,作为全球最热门的行星“旅行地”,全世界都未曾停止过对它的探索,中国也不例外。
7月23日,我国在文昌发射基地,成功发射“天问一号”火星探测器,开启了中国首个火星探测任务。中国电科总经理、党组副书记、中国工程院院士吴曼青,党组成员、副总经理杨军亲临文昌发射场,检查集团公司参研设备运行情况,看望慰问中国电科现场科技工作人员,指导并见证发射。
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按照计划,“天问一号”大约需要经过7个月左右的飞行时间方可抵达火星,实现火星环绕、着陆和巡视探测。届时,我国将成为世界上首次探索火星就完成软着陆任务的国家。
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作为工程领导小组成员单位、副总指挥单位,中国电科再次发挥自身技术优势,在科学载荷、测控通信等方面的核心作用,全面保障“天问一号”的乘风破浪探索之旅。
首款环绕器雷达:精准探测的“X眼”
探测火星表层和次表层结构分层信息,寻找火星地下冰水存在的痕迹与证据,是首次火星探测任务面临的一个巨大挑战。在这个过程中,需要用到火星探测设备。
中国电科研制的我国首款环绕器雷达作为7个火星环绕器探测设备之一,发挥着至关重要的作用。
不同于其它探测设备,该款环绕器雷达利用低频段雷达的介质穿透特性,在高速环绕的卫星平台上,向火星发射低频率电磁波,穿透到次表层内部,利用回波特性分析次表层分层结构,并推算其物质组成,相当于为火星探测加装了一双“X眼”,精准探测将不是难题。
该雷达是中国电科研制而成,对火星次表层土壤的穿透深度可达几百米,对冰层可达几千米。同时,采用星上实时处理技术降低数据量,实现星际超远距离数据传输。
锂氟化碳电池组首应用:乘风旅行的动力源泉
火星探测路途遥远,有了可靠稳定的电源产品,才能为火星探测器成功着陆火星表面提供强劲动力。
为此,中国电科研发了锂氟化碳电池组,这也是锂氟化碳电池在深空探测器上首次应用。
“着陆过程技术难度最高,电源产品可靠稳定至关重要。”据中国电科技术专家介绍,在环绕器和着陆巡视器分离后,着陆巡视器由进入舱锂氟化碳电池组供电,从探测器抵达火星大气层,进入距离火星指定距离的某个轨道接口点开始,到开伞减速、悬停直至软着陆于火星表面,被称为“恐怖7分钟”,这个阶段风险最大,为确保电池稳定,项目组采用锂氟化碳电池组作为进入舱电源,较之锂离子蓄电池组方案减重了5kg。
针对探测器在7个月转移时间内的环境温度变化考验,研制团队通过工艺控制,有效减少了电源产品高温下的自放电率,实现了能量在轨长期贮存。
在即将着陆阶段,中国电科也配备了若干核心器件,为着陆提供动力源。
某型行星齿轮减速无刷直流电机作为驱动组件的动力源,在空间体积有限的前提下,通过团队的协作努力,解决了一系列技术难题,有效提高了整个火星系统的可靠性。
轻装上阵,才能飞得更远。
中国电科为火星探测器配套了若干传感器和核心关键器件,积极开展专项小型化设计和减重设计。
某传感器在满足结构和力学要求的前提下,突破同类产品减重纪录,为整机减重设计做出了巨大贡献;研制配套的功率模块、低噪声放大器、二极管等多款产品,为深入研究探测火星土壤层、沉积层和冰层等地质结构提供技术保障;配备的系列固放、变频组件,覆盖了环绕器和着陆巡视器的多种器型装备,攻克若干瓶颈,可适应温区范围较大的工作条件和储存条件,满足火星探测组件小型化、高可靠的设计特点。
系列深空探测设备:破浪路上的“助行器”
相比登月跨越的38万千米,地球到火星数千万千米的距离,对飞行器的深空探测是一项巨大的考验,这也注定了“天问一号”7个月的旅程,必然是充满挑战。
深空探测是继卫星应用、载人航天之后又一重大航天技术发展领域,对测控系统提出了更新、更高、更严的要求。
在首次火星探测任务中,测控系统主要负责完成对探测器各飞行阶段的测定、监视、控制,以及对着陆巡视器在火星表面探测阶段的控制等任务。
中国电科发挥在历次航天发射中积累的测控通信经验,配备了系列测控设备,为火星探测器在茫茫“星辰大海”中测定轨保驾护航。
作为佳木斯深空测控站的总体单位,中国电科对测控站进行了研发升级,全力保障火星探测任务的完成。通过66米天线与另外两个测控站协同配合,对探测器飞行轨道进行测量,保证探测器准确进入轨道。此外,通过发送指令,指挥探测器做变轨、打开太阳帆板、转动天线、环绕器与着陆巡视器分离等动作,同时实时监测星上设备工作状态,检查探测器供电、温度、气压等参数。在登上火星后,测控站还将负责完成拍照任务和数据的传输。
研制的多型测控系统,在探测器发射、火星环绕、着陆和巡视探测各个阶段,执行地面遥控、遥测、高精度的目标导航、数据接收等任务,为首次火星探测任务提供坚实测控和通信技术保障。


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