5月15日7時(shí)18分，天問一號(hào)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(cè)任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。

天問一號(hào)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(shì)多

我國此次火星探測(cè)，旨在通過一次發(fā)射實(shí)現(xiàn)對(duì)火星的環(huán)繞、著陸和巡視。作為位置和速度測(cè)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(cè)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(jìn)入艙著陸平臺(tái)下方，作用范圍達(dá)數(shù)十千米，可謂火星探測(cè)器的太空“千里眼”。它和其他不同原理的測(cè)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(jìn)入火星大氣，速度高達(dá)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(cè)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(dá)應(yīng)用于地外天體著陸測(cè)量。因火星和地球間距離漫長，通信存在一定時(shí)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(duì)敏感器提出的要求極為苛刻。

孫武說：“相控陣敏感器的雷達(dá)天線由多個(gè)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(biāo)容量大、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。”

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

懸架減速自鎖裝置：小型“傳動(dòng)器”作用大

火星表面地形復(fù)雜，祝融號(hào)火星車如何準(zhǔn)確傳遞運(yùn)動(dòng)指令，進(jìn)而靈活行走、爬坡下坎?這一切離不開火星車移動(dòng)分系統(tǒng)核心傳動(dòng)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(fēng)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(dòng)裝置相互配合，使火星車6個(gè)行走車輪獨(dú)立實(shí)現(xiàn)抬升和降落，實(shí)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(dòng)自如。

火星探測(cè)任務(wù)的重頭戲就是在火星表面巡視，這個(gè)過程必須萬無一失。項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人賀志斌告訴記者，他們花了整整半年時(shí)間，從原材料、熱處理、機(jī)械加工、精密測(cè)試與試驗(yàn)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(hào)探測(cè)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(duì)極熱和極寒兩種嚴(yán)酷環(huán)境，且憑借其超輕特性，能極大地減輕火星車的負(fù)擔(dān)，讓它跑得更快、更遠(yuǎn)。

納米氣凝膠是由納米尺度固體骨架構(gòu)成的一個(gè)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(hào)應(yīng)對(duì)極寒、極熱等嚴(yán)酷環(huán)境所需防護(hù)材料的不二之選。

火星著陸階段，著陸發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量會(huì)使周圍溫度超過1000℃，這種極熱考驗(yàn)超出了世界上氣凝膠材料的耐溫極限;而極寒考驗(yàn)出現(xiàn)在火星巡視階段，要能確保火星車在-130℃的環(huán)境正常工作。更難的是，為給火星車減負(fù)，需要?dú)饽z具有超低密度，這對(duì)材料設(shè)計(jì)和制備都提出了巨大挑戰(zhàn)。

據(jù)悉，天問一號(hào)探測(cè)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(xiàng)測(cè)試。(楊 慶 武勇江 記者 王凌碩)

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