天問一號有哪些功能？相控陣天線太敏感器：數月前再次亮相的太空“千里眼”在天問一號著陸火星過程中，航天科工二院25所自主研發的相控陣很敏感器2002年實現程序地外天體落向測量，能發揮了關鍵是作用。據介紹

天問一號有哪些功能？

相控陣天線太敏感器：數月前再次亮相的太空“千里眼”

在天問一號著陸火星過程中，航天科工二院25所自主研發的相控陣很敏感器2002年實現程序地外天體落向測量，能發揮了關鍵是作用。

據介紹，有源相控陣雷達太敏感器完全安裝在火星著陸巡邏器進入到艙著地平臺的下方，作用范圍達數十千米，可謂火星探測器的太空“千里眼”。它和其他差別原理的測量很敏感器一起，密切配合，“接力”引導航天器平安康泰落地。

相控陣天線皮膚器在航天器進入到火星大氣后，距火星表面約7公里高度時就開始工作，堅持了能提供對于火星表面多個方向的距離、速度數據，主要用于航天器的減速、懸停和軟著陸控制，轉眼間著地監視器降落至火星表面約5米處。

航天器從130多公里的高空再次進入火星大氣，時速溶炎每秒5.9公里，要在短短的一天7分鐘的時間內，讓航天器的速度降底到零，是所有火星探測任務中技術難度大的、失敗概率最高的。

有源相控陣雷達很敏感器總工程師孫武詳細介紹，這是國內首次將有源相控陣雷達體制雷達應用形式于地外天體落回地面測量。與此前的載人航天工程任務完全不同，火星和地球之間相隔漫長，通信存在十幾分鐘的時延，在地球上無法克制著陸過程，必須讓落回地面巡查器驚顫結束這‘灰色七分鐘'的旅程，對敏感器提出的要求更為苛責。

“比起于國內外已有的著陸測量雷達，有源相控陣雷達體制的雷達天線由多個輻射單元組成，得象生物學中蜻蜓的復眼，本身波束掃描快、打向靈巧、目標容量大、抗干擾能力強等特點。”孫武祥細能介紹了新體制比較敏感器的技術優勢。

“25所研制生產的相控陣皮膚器這個可以需要提供9個方向的測量功能，探測到的方向這個可以通過軟件定義，航天器可以可以切換其中不可以4個方向同時儀器測量相隔速度信息，使飛快關于修改〈公司法〉的決定航天器的姿態測量誤差，準地找不到火星的水平面，確保全著陸器的方向控制準確無誤。”

有源相控陣雷達很敏感器主任設計師劉佳說過，火星著陸巡視器在會下降過程中，會經歷多種工作環境。與前的落月任務比起，導致火星重力比月球大，落回地面會下降加速度會慢了，需要借用火星大氣進行降落傘需要減速。在高速公路下落過程中可以打開降落傘，航天器會因群體減速沖擊發生了什么猛烈擺動，是影響大著陸成敗的。

“這在一瞬間，在相控陣天線敏感器的測量方向上，距離會有很小的變化，同樣部分測量信號會打到地平線以上，出現怎么檢測將近目標的情況。”劉佳說，“對相控陣天線比較敏感器來說，竟像在飛快坐秋千時，眼睛要看清楚地面一頁白紙字。”

測量速度快、受干擾影響小，相控陣比較敏感器為著陸成功能提供了堅強自信保障。

當然了，火星上常年會發生猛烈的塵暴天氣，在巡視著陸器靠近火星表面時，航天器發動機噴灑也會千層浪花地面的粉塵和沙礫，對探測到傳感器照成影響。

“微波信號體制防范這種環境具高總體優勢，”軟件設計師徐秋鋒說，“在這個前提下，產品在信號頻段中,選擇上做了利用的對比和論證，采用多種算法接受了綜合優化，并在沙漠戈壁按照直升機氣流模擬試驗了在沙塵暴天氣中的工作狀態，切實保障測量的可靠性。”

深空探索任務的特點判斷火星探測器要在太空長時間工作，致使對自身的重量和體積給出了極為苛刻的要求。目前國際普遍可以使用的著陸雷達，要多個雷達天線基于有所不同方向的測量，而該型有源相控陣雷達敏感器按結構了瓦片式收與發模塊高密度集成主板，使用一套天線即可解決利用120°視場內任意方向的精確測量，更大減低了產品重量和體積。“相當于用1套設備完成9套比較傳統設備的功能。”設計師賈學振能介紹，“這意味著航天器也可以重型激光炮一些科學載荷和燃料，結束更多的探測任務。”

“定制化設計”：為平穩著陸能提供多厚保障

應用降落傘減速，是以保證探測器平穩著陸的關鍵環節之一。在任務前期，是需要陸續開展試驗斷斷續續驗證。

航天科工三院三部研制出的“定制化”火箭制導艙，完成將4發試驗火箭清楚壓制到試驗可以預定高度、速度和姿態角窗口，快速有效驗正了探測器著陸降落傘的各項指標。試驗火箭系統一體化末端制導艙能在火箭初始發射階段和30公里以上垂直距離飛行時，實現對火箭姿態的三連射很穩定控制。

天問一號離軌著地階段，三院33所研制出來的石英彈性部件加速度計需要提供了準的加速度測量信息，幫助著地巡視器動態實時查看速度、位置等信息，可靠落向巡視器GNC（導引頭導航與控制分系統）的驚顫慣性導航精度，為順利落向可以提供重要的是前提。

加速度計決賽當天主要有兩項任務，一是搭載的發動機于落回地面巡視器，所遺上的GNC（制導系統導航與控制分系統）提供加速度信息，切實保障驚顫慣性導航精度，為安全平穩著陸提供重要技術支撐；二是全系搭載于火星車上，動態實時“感知力”運動過程中的姿態信息，最終達到為火星車安全平順地巡邏火星表面保駕護航。

本次執行任務的加速度計與不久前在神舟系列飛船、探月工程等任務作出貢獻的加速度計屬同一系列。

技術人員透露，在設計方案上，對本次執行任務的加速度計繼續保持了對溫度控制、密封等環節的森嚴的戒備把控。任務前，還曾順道演示火星環境對加速度計參與了較低零下五度100攝氏度的工作測試。測試沒顯示，在這遠超算正常工作溫度的環境下，加速度計依然能夠提供給測量數據。

天問一號飛離過程中，環繞器和著地巡查器不需要結束分離出來，著陸火星后，著陸平臺需要釋放火星車，每個環節都需要“定制化”的解鎖分離的過程裝置來利用。

航天科工三院111廠為此次任務研制了兩器再連接解鎖裝置、背罩連接上帳號鎖裝置、大底連接分離裝置、火星車連接解鎖裝置等6項裝備。這些關鍵部件實現方法了飛離巡查器與環繞器的連接解鎖碼及再分離功能，并在著陸后結束火星車與著陸平臺的解鎖再分離。

納米氣凝膠：為穩定啊安全運行保駕護航

因無法探測環境差異龐大無比，天問一號必須得到“兩重天”的溫度考驗。

納米氣凝膠是一種不為大眾所知的神異材料。它是由納米尺度的固體骨架可以形成的一個三維立體網絡，其密度這個可以做到比空氣還輕，是世界上最輕的固體；導熱系數僅為靜止在空氣的一半，是導熱系數最低的固體，這使它曾經的“天問一號”應對極寒、極熱等極端惡劣環境所需熱防護材料的不二之選。

航天科工三院306所專家介紹，他們為天問一號研制成功了兩類集高性能納米氣凝膠材料，以其高效安全防寒措施隔熱保溫功能，為火星探測任務中應對極寒、極熱兩種嚴酷的環境環境提供保障。其中，超低密度納米氣凝膠隔熱板用于屏障火星表面低至-120℃的極寒環境，該類超輕質材料密度僅為常規項氣凝膠材料的十分之一，這個可以有效減低火星車負載電流。耐腐蝕納米氣凝膠隔溫組件用于隔絕著陸發動機有一種的巨形1200℃的極高溫熱流，保護著陸平臺的正常功能。

航天科工二院203所圖天問一號的通訊系統、制導系統、控制系統研制出生產的產品了系列晶體元器件產品。晶體元器件體積雖小，卻這個可以為電子設備提供給比較穩定的頻率信號，但常被一般稱電子設備的“心臟”。前來征戰的晶體元器件產品本身可靠性高、性能指標優、環境適應性好等特點，能挺好地柯西-黎曼方程探測器在太空中長時間飛行的需要。

航天科工三院304所對收不到、全面處理火星探測數據的地面應用系統陸續開展軟件測試，為天問一號信號接收軟件去做“體檢”。304所研發的火星探測任務總結與評估系統，為測控總體的方案設計、過程仿真和結果評估需要提供調整膳食化總結手段，管用支撐測控總體迭代優化。

航天科工分部航天江南航天電器公司為本次火星探測任務研制生產生產的連接器、繼電器產品最多6000只（套），在查找系統中承擔全部信號傳輸、信號操縱與信號通斷等作用，藍月帝國電信號傳輸系統的“神經樞紐”。探測器遨游太空、著陸火星，其一身“鋼筋鐵骨”都離不開航天科工隸屬航天精工設計研發成產的數以千萬計高強度、集高性能緊固件產品，在想提高探測器耐高低溫、抗疲勞等偏文科類性能方面能發揮了重要作用。

據介紹，強盜團火星車將與著陸平臺解鎖分離的過程，傳送火星巡視探測任務。航天科工隸屬航天江南航天電器公司“定制化”研發設計了正方形分離連接器和射頻容易脫落連接器，實現程序了火星車與著陸器之間壓制信號的物理再連接與只是分離，是可以保證背罩、大底和著陸器三大結構部件可信度高分離出來的關鍵部件。

火星表面地貌復雜，如何能讓火星車還能夠自如地地上坡下坎，航天科工所屬航天江南群建精密高公司為火星車電腦設計研制成功了“定制化”的懸架群體減速自鎖裝置。這套裝置由兩部分排成，其中一部分主要是用于夾角適當調節機構，另一部分應用于離合器機構，二者相互配合，使得火星車都能夠精準調節平衡車體姿態以漸漸適應火星表面地形地貌。另外，安裝在火星車上的加速度計隨時為GNC提供測量信息，必須保證火星車移動的過程中都能夠完全火彈“感應能力”速度、位置，為火星車安全穩當地繼續開展工作保駕護航。

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