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天问一号成功的背地 离不开哪些“科技新元素”?

发表日期:2021-06-03 20:37  作者:admin  浏览:

天问一号上的“科技新元素”

杨 庆 武勇江 本报记者 王凌硕

5月15日7时18分,天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测义务着陆火星取得圆满成功。

天问一号成功的背地,离不开大量“科技新元素”的支撑。

相控阵敏感器:太空“千里眼”优势多

我国此次火星探测,旨在通过一次发射实现对火星的缭绕、着陆和巡视。作为位置和速度测量的重要仪器,相控阵敏感器在着陆阶段,为航天器持续供给高精度测量数据,成功助力着陆巡视器保险着陆火星表面。

相控阵敏感器装置在火星着陆巡视器进入舱着陆平台下方,作用范围达数十千米,堪称火星探测器的太空“千里眼”。它和其余不同原理的测量敏感器密切配合,接力引导航天器保险降落在火星上。

航天器从130多公里的高空进入火星大气,速度高达5.9公里/秒。要在短短多少分钟内,让航天器速度归零,是所有火星探测任务中技巧难度最大、失败概率最高的关键一环。

相控阵敏感器总工程师孙武介绍,这是国内首次将相控阵体制雷达应用于地外天体着陆测量。因火星跟地球间间隔漫长,通信存在一定时延,在地球上无奈控制着陆过程,必须让着陆巡查器自主实现这段旅程,这对敏感器提出的恳求极为苛刻。

孙武说:“相控阵敏感器的雷达天线由多个辐射单元组成,就像生物学中蜻蜓的复眼,具备波束扫描快、指向机动、目标容量大、抗搅扰才干强等特点。”

此外,相控阵敏感器存在供应9个方向的测量功能,航天器可切换其中任意4个方向同时测量距离速度信息,从而快速修正航天器的姿态丈量误差,确保着陆巡视器方向操纵准确无误。

悬架减速自锁装置:小型“传动器”作用大

火星名义地形复杂,祝融号火星车如何准确传递运动指令,进而灵活行走、爬坡下坎?这所有离不开火星车移动分系统核心传动部件——悬架减速自锁安装。不它的支持,火星车就如断线的风筝。

如果将火星车比作一辆马车,那么悬架减速自锁装置就是驾驭这架“马车”的“车夫”。在火星车左右两侧悬架上,辨别装备了2种结构精细的悬架减速自锁装置。该装置体形小、分量轻,整套传动装置彼此配合,使火星车6个行走车轮独破实现抬升和下降,实现车体姿势和高低调节,以适应火星表面地形,保障爬坡下坎举措自如。

火星探测任务的重头戏就是在火星名义巡视,这个进程必需探囊取物。名目技能负责人贺志斌告诉记者,他们花了整整半年时间,从原材料、热处理、机械加工、精致测试与试验等基础方面入手,通过始终探索和开拓翻新,一路闯过了多道难关,确保了火星车在转向、过坡中更自主灵活。

纳米气凝胶:“超薄外套”怀才不遇

为确保天问一号探测器胜利降落火星并畸形工作,火星车采用了一种新型隔热保温材料——纳米气凝胶。它不仅可用来应答极热和极寒两种残暴环境,且凭借其超轻特征,能极大地减轻火星车的包袱,让它跑得更快、更远。

纳米气凝胶是由纳米尺度固体骨架构成的一个三维破体网络,密度可做得比空气还低,是世界上最轻的固体;导热系数仅为静止空气的一半,是导热系数最低的固体。这使它成为天问一号应答极寒、极热等严格环境所需防护材料的不二之选。

火星着陆阶段,着陆发动机产生的热量会使四处温度超过1000℃,这种极热考验超出了世界上气凝胶资料的耐温极限;而极寒考验浮现在火星巡视阶段,要能确保火星车在-130℃的环境畸形工作。更难的是,为给火星车减负,需要气凝胶领有超低密度,这对材料设计和制备都提出了巨大挑战。

据悉,天问一号探测器上用到的气凝胶材料,先后经过了物理特点、力学性能、隔热机能跟空间环境耐候性能等近百项测试。

来源:解放军报