天問一號上的“科技新元素”

　　楊 慶 武勇江 本報記者 王凌碩

　　5月15日7時18分,，天問一號著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū),，我國首次火星探測任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。

　　天問一號成功的背后,，離不開大量“科技新元素”的支撐,。

　　相控陣敏感器：太空“千里眼”優(yōu)勢多

　　我國此次火星探測,，旨在通過一次發(fā)射實現(xiàn)對火星的環(huán)繞、著陸和巡視,。作為位置和速度測量的重要儀器,，相控陣敏感器在著陸階段，為航天器持續(xù)提供高精度測量數(shù)據(jù),，成功助力著陸巡視器安全著陸火星表面,。

　　相控陣敏感器安裝在火星著陸巡視器進入艙著陸平臺下方，作用范圍達數(shù)十千米,，可謂火星探測器的太空“千里眼”,。它和其他不同原理的測量敏感器密切配合，接力引導(dǎo)航天器平安降落在火星上。

　　航天器從130多公里的高空進入火星大氣,，速度高達5.9公里/秒,。要在短短幾分鐘內(nèi)，讓航天器速度歸零,，是所有火星探測任務(wù)中技術(shù)難度最大,、失敗概率最高的關(guān)鍵一環(huán)。

　　相控陣敏感器總工程師孫武介紹,，這是國內(nèi)首次將相控陣體制雷達應(yīng)用于地外天體著陸測量。因火星和地球間距離漫長,，通信存在一定時延，在地球上無法控制著陸過程,，必須讓著陸巡視器自主完成這段旅程，這對敏感器提出的要求極為苛刻,。

　　孫武說：“相控陣敏感器的雷達天線由多個輻射單元組成，就像生物學(xué)中蜻蜓的復(fù)眼,，具有波束掃描快,、指向靈活,、目標容量大,、抗干擾能力強等特點,。”

　　此外,，相控陣敏感器具有提供9個方向的測量功能,，航天器可切換其中任意4個方向同時測量距離速度信息，從而快速修正航天器的姿態(tài)測量誤差,，確保著陸巡視器方向控制準確無誤,。

　　懸架減速自鎖裝置：小型“傳動器”作用大

　　火星表面地形復(fù)雜，祝融號火星車如何準確傳遞運動指令,，進而靈活行走,、爬坡下坎？這一切離不開火星車移動分系統(tǒng)核心傳動部件——懸架減速自鎖裝置,。沒有它的支持,，火星車就如斷線的風箏。

　　如果將火星車比作一輛馬車，那么懸架減速自鎖裝置就是駕馭這架“馬車”的“車夫”,。在火星車左右兩側(cè)懸架上,，分別裝備了2種結(jié)構(gòu)精密的懸架減速自鎖裝置。該裝置體形小,、重量輕,，整套傳動裝置相互配合，使火星車6個行走車輪獨立實現(xiàn)抬升和降落,，實現(xiàn)車體姿態(tài)和高低調(diào)節(jié),，以適應(yīng)火星表面地形，保證爬坡下坎行動自如,。

　　火星探測任務(wù)的重頭戲就是在火星表面巡視,，這個過程必須萬無一失。項目技術(shù)負責人賀志斌告訴記者,，他們花了整整半年時間,，從原材料、熱處理,、機械加工,、精密測試與試驗等基礎(chǔ)方面入手，通過不斷探索和開拓創(chuàng)新,，一路闖過了多道難關(guān),，確保了火星車在轉(zhuǎn)向、過坡中更自主靈活,。

　　納米氣凝膠：“超薄外套”脫穎而出

　　為確保天問一號探測器成功降落火星并正常工作,，火星車采用了一種新型隔熱保溫材料——納米氣凝膠。它不僅可用來應(yīng)對極熱和極寒兩種嚴酷環(huán)境,，且憑借其超輕特性,，能極大地減輕火星車的負擔，讓它跑得更快,、更遠,。

　　納米氣凝膠是由納米尺度固體骨架構(gòu)成的一個三維立體網(wǎng)絡(luò)，密度可做得比空氣還低,，是世界上最輕的固體,；導(dǎo)熱系數(shù)僅為靜止空氣的一半，是導(dǎo)熱系數(shù)最低的固體,。這使它成為天問一號應(yīng)對極寒,、極熱等嚴酷環(huán)境所需防護材料的不二之選。

　　火星著陸階段,，著陸發(fā)動機產(chǎn)生的熱量會使周圍溫度超過1000℃,，這種極熱考驗超出了世界上氣凝膠材料的耐溫極限,；而極寒考驗出現(xiàn)在火星巡視階段，要能確�,；鹦擒囋�-130℃的環(huán)境正常工作,。更難的是，為給火星車減負,，需要氣凝膠具有超低密度,，這對材料設(shè)計和制備都提出了巨大挑戰(zhàn)。

　　據(jù)悉,，天問一號探測器上用到的氣凝膠材料,，先后經(jīng)過了物理特性、力學(xué)性能,、隔熱性能和空間環(huán)境耐候性能等近百項測試,。