7月23日，我國(guó)在文昌發(fā)射基地，成功發(fā)射“天問一號(hào)”火星探測(cè)器，開啟了中國(guó)首個(gè)火星探測(cè)任務(wù)。中國(guó)電科總經(jīng)理、黨組副書記、中國(guó)工程院院士吳曼青，黨組成員、副總經(jīng)理?xiàng)钴娪H臨文昌發(fā)射場(chǎng)，檢查集團(tuán)公司參研設(shè)備運(yùn)行情況，看望慰問中國(guó)電科現(xiàn)場(chǎng)科技工作人員，指導(dǎo)并見證發(fā)射。
按照計(jì)劃，“天問一號(hào)”大約需要經(jīng)過7個(gè)月左右的飛行時(shí)間方可抵達(dá)火星，實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視探測(cè)。屆時(shí)，我國(guó)將成為世界上首次探索火星就完成軟著陸任務(wù)的國(guó)家。
作為工程領(lǐng)導(dǎo)小組成員單位、副總指揮單位，中國(guó)電科再次發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在科學(xué)載荷、測(cè)控通信等方面的核心作用，全面保障“天問一號(hào)”的乘風(fēng)破浪探索之旅。
首款環(huán)繞器雷達(dá)：精準(zhǔn)探測(cè)的“X眼”
探測(cè)火星表層和次表層結(jié)構(gòu)分層信息，尋找火星地下冰水存在的痕跡與證據(jù)，是首次火星探測(cè)任務(wù)面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。在這個(gè)過程中，需要用到火星探測(cè)設(shè)備。
中國(guó)電科研制的我國(guó)首款環(huán)繞器雷達(dá)作為7個(gè)火星環(huán)繞器探測(cè)設(shè)備之一，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
不同于其它探測(cè)設(shè)備，該款環(huán)繞器雷達(dá)利用低頻段雷達(dá)的介質(zhì)穿透特性，在高速環(huán)繞的衛(wèi)星平臺(tái)上，向火星發(fā)射低頻率電磁波，穿透到次表層內(nèi)部，利用回波特性分析次表層分層結(jié)構(gòu)，并推算其物質(zhì)組成，相當(dāng)于為火星探測(cè)加裝了一雙“X眼”，精準(zhǔn)探測(cè)將不是難題。
該雷達(dá)是中國(guó)電科研制而成，對(duì)火星次表層土壤的穿透深度可達(dá)幾百米，對(duì)冰層可達(dá)幾千米。同時(shí)，采用星上實(shí)時(shí)處理技術(shù)降低數(shù)據(jù)量，實(shí)現(xiàn)星際超遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。
鋰氟化碳電池組首應(yīng)用：乘風(fēng)旅行的動(dòng)力源泉
火星探測(cè)路途遙遠(yuǎn)，有了可靠穩(wěn)定的電源產(chǎn)品，才能為火星探測(cè)器成功著陸火星表面提供強(qiáng)勁動(dòng)力。
為此，中國(guó)電科研發(fā)了鋰氟化碳電池組，這也是鋰氟化碳電池在深空探測(cè)器上首次應(yīng)用。
“著陸過程技術(shù)難度最高，電源產(chǎn)品可靠穩(wěn)定至關(guān)重要。”據(jù)中國(guó)電科技術(shù)專家介紹，在環(huán)繞器和著陸巡視器分離后，著陸巡視器由進(jìn)入艙鋰氟化碳電池組供電，從探測(cè)器抵達(dá)火星大氣層，進(jìn)入距離火星指定距離的某個(gè)軌道接口點(diǎn)開始，到開傘減速、懸停直至軟著陸于火星表面，被稱為“恐怖7分鐘”，這個(gè)階段風(fēng)險(xiǎn)最大，為確保電池穩(wěn)定，項(xiàng)目組采用鋰氟化碳電池組作為進(jìn)入艙電源，較之鋰離子蓄電池組方案減重了5kg。
針對(duì)探測(cè)器在7個(gè)月轉(zhuǎn)移時(shí)間內(nèi)的環(huán)境溫度變化考驗(yàn)，研制團(tuán)隊(duì)通過工藝控制，有效減少了電源產(chǎn)品高溫下的自放電率，實(shí)現(xiàn)了能量在軌長(zhǎng)期貯存。
在即將著陸階段，中國(guó)電科也配備了若干核心器件，為著陸提供動(dòng)力源。
某型行星齒輪減速無刷直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)組件的動(dòng)力源，在空間體積有限的前提下，通過團(tuán)隊(duì)的協(xié)作努力，解決了一系列技術(shù)難題，有效提高了整個(gè)火星系統(tǒng)的可靠性。
輕裝上陣，才能飛得更遠(yuǎn)。
中國(guó)電科為火星探測(cè)器配套了若干傳感器和核心關(guān)鍵器件，積極開展專項(xiàng)小型化設(shè)計(jì)和減重設(shè)計(jì)。
某傳感器在滿足結(jié)構(gòu)和力學(xué)要求的前提下，突破同類產(chǎn)品減重紀(jì)錄，為整機(jī)減重設(shè)計(jì)做出了巨大貢獻(xiàn)；研制配套的功率模塊、低噪聲放大器、二極管等多款產(chǎn)品，為深入研究探測(cè)火星土壤層、沉積層和冰層等地質(zhì)結(jié)構(gòu)提供技術(shù)保障；配備的系列固放、變頻組件，覆蓋了環(huán)繞器和著陸巡視器的多種器型裝備，攻克若干瓶頸，可適應(yīng)溫區(qū)范圍較大的工作條件和儲(chǔ)存條件，滿足火星探測(cè)組件小型化、高可靠的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
系列深空探測(cè)設(shè)備：破浪路上的“助行器”
相比登月跨越的38萬(wàn)千米，地球到火星數(shù)千萬(wàn)千米的距離，對(duì)飛行器的深空探測(cè)是一項(xiàng)巨大的考驗(yàn)，這也注定了“天問一號(hào)”7個(gè)月的旅程，必然是充滿挑戰(zhàn)。
深空探測(cè)是繼衛(wèi)星應(yīng)用、載人航天之后又一重大航天技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域，對(duì)測(cè)控系統(tǒng)提出了更新、更高、更嚴(yán)的要求。
在首次火星探測(cè)任務(wù)中，測(cè)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成對(duì)探測(cè)器各飛行階段的測(cè)定、監(jiān)視、控制，以及對(duì)著陸巡視器在火星表面探測(cè)階段的控制等任務(wù)。
中國(guó)電科發(fā)揮在歷次航天發(fā)射中積累的測(cè)控通信經(jīng)驗(yàn)，配備了系列測(cè)控設(shè)備，為火星探測(cè)器在茫�！靶浅酱蠛！敝袦y(cè)定軌保駕護(hù)航。
作為佳木斯深空測(cè)控站的總體單位，中國(guó)電科對(duì)測(cè)控站進(jìn)行了研發(fā)升級(jí)，全力保障火星探測(cè)任務(wù)的完成。通過66米天線與另外兩個(gè)測(cè)控站協(xié)同配合，對(duì)探測(cè)器飛行軌道進(jìn)行測(cè)量，保證探測(cè)器準(zhǔn)確進(jìn)入軌道。此外，通過發(fā)送指令，指揮探測(cè)器做變軌、打開太陽(yáng)帆板、轉(zhuǎn)動(dòng)天線、環(huán)繞器與著陸巡視器分離等動(dòng)作，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)星上設(shè)備工作狀態(tài)，檢查探測(cè)器供電、溫度、氣壓等參數(shù)。在登上火星后，測(cè)控站還將負(fù)責(zé)完成拍照任務(wù)和數(shù)據(jù)的傳輸。
研制的多型測(cè)控系統(tǒng)，在探測(cè)器發(fā)射、火星環(huán)繞、著陸和巡視探測(cè)各個(gè)階段，執(zhí)行地面遙控、遙測(cè)、高精度的目標(biāo)導(dǎo)航、數(shù)據(jù)接收等任務(wù)，為首次火星探測(cè)任務(wù)提供堅(jiān)實(shí)測(cè)控和通信技術(shù)保障。
與近地軌道相比，本次任務(wù)的最遠(yuǎn)作用距離達(dá)到4億千米，數(shù)據(jù)信號(hào)較為微弱，且在任務(wù)過程中還會(huì)面臨影響探測(cè)精度的光和流層等因素干擾，為全力保障首次火星探測(cè)任務(wù)，中國(guó)電科進(jìn)行了系列技術(shù)升級(jí)。
在接收數(shù)據(jù)信號(hào)方面，中國(guó)電科承研了70米天線高性能接收系統(tǒng)，建成后將為亞洲口徑最大的全可動(dòng)天線，具備穩(wěn)定接收微弱人造數(shù)據(jù)信號(hào)和感知極微弱宇宙自然天體輻射電磁波等功能，可實(shí)現(xiàn)宇宙深空探測(cè)器遙感數(shù)據(jù)接收和射電天文觀測(cè)科學(xué)研究，將為助力人類探索未知宇宙空間做出巨大貢獻(xiàn)。
作為靶場(chǎng)測(cè)量的超級(jí)“千里眼”，我國(guó)首部雷達(dá)探測(cè)和遙測(cè)一體化測(cè)量雷達(dá)，在試驗(yàn)任務(wù)中陸海協(xié)同，承擔(dān)了外彈道測(cè)量任務(wù)，其不受運(yùn)載火箭飛行及箭載設(shè)備工作狀態(tài)的影響，可以客觀準(zhǔn)確地提供火箭的飛行軌跡數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)提供目標(biāo)方位、俯仰角度信號(hào)、距離及速度信息，判斷火箭飛行狀況。為靶場(chǎng)定軌提供了精密的測(cè)量數(shù)據(jù)，用智慧電眼，照亮運(yùn)載火星的飛天之路。
某頻段超大功率高功放樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了在深空測(cè)控領(lǐng)域該頻段超大功率連續(xù)波功率穩(wěn)定輸出的能力，可將信號(hào)放大到額定功率后由大口徑天線發(fā)向衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)遙控指令的送達(dá)，為后續(xù)深空站組網(wǎng)打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
此外，為克服光行時(shí)和流層延遲對(duì)深空探測(cè)的復(fù)雜影響，中國(guó)電科針對(duì)極其復(fù)雜的任務(wù)場(chǎng)景，制定詳細(xì)測(cè)量和信號(hào)獲取方案，為實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)提供完備的測(cè)控通信支持。
來源：微信公號(hào)“中國(guó)電科”
原標(biāo)題：數(shù)個(gè)首次！中國(guó)電科以技術(shù)創(chuàng)新為“天問一號(hào)”乘風(fēng)破浪保駕護(hù)航 | 火星探測(cè)
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