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  • 【新華社】探尋火星科學之謎,全憑這些“探測神器”

    文章來源:新華社 張建松 周琳 丁汀  |  發布時間:2020-07-24  |  【打印】 【關閉

      

     

    ▲2020年7月23日12時41分,我國在海南島東北海岸中國文昌航天發射場,用長征五號遙四運載火箭將我國首次火星探測任務“天問一號”探測器發射升空,飛行2000多秒后,成功將探測器送入預定軌道,開啟火星探測之旅,邁出了我國自主開展行星探測的第一步。新華社記者 才揚 攝

     

      7月23日12時41分,我國首次自主火星探測任務探測器“天問一號”,在海南文昌發射基地順利發射升空,正式拉開了我國行星探測的大幕?;鹦翘綔y,是我國繼載人航天工程、探月工程之后又一個重大空間探索項目,中科院上海分院多家單位積極參與,貢獻了科技智慧?! ?/p>

      VLBI測軌分系統為“天問一號”保駕護航 

      “天問一號”成功發射升空后,位于佘山腳下的中科院上海天文臺VLBI深空探測指揮控制中心一片忙碌。燈火通明的大廳內,測軌員們一絲不茍盯著電腦屏幕,對“天問一號”展開精密測定軌。

      VLBI測軌分系統由北京站、上海站、昆明站、烏魯木齊站以及位于上海天文臺的VLBI數據處理中心組成。這個觀測網絡構成的望遠鏡分辨率,相當于口徑達3000多千米的巨大綜合口徑射電望遠鏡,測角精度可以達到百分之幾角秒,甚至更高。

      “航天探測器的測定軌,主要包括測距、測速和測角,VLBI網主要進行測角?!鄙虾L煳呐_洪曉瑜研究員介紹說,“在任務執行中,各地的VLBI觀測站開展跟蹤觀測,并將原始觀測數據實時發送到VLBI中心。VLBI中心將測角數據處理結果,第一時間報送到北京航天指揮控制中心。北京中心根據測角數據進行定軌和定位,再向VLBI中心發送跟蹤時間計劃和探測器軌道預報參數等信息,如此循環跟蹤測控。同時,VLBI中心也開展定軌和定位工作?!?/p>

      目前,VLBI測軌分系統已成功用于我國月球探測器實時高精度測定軌,大幅提高了我國探測器測定軌測定位能力。在“天問一號”火星探測任務中,VLBI測軌分系統組建了一支由133位技術人員組成的試驗隊,負責環繞器在地火轉移段、火星捕獲段、停泊段、離軌著落段、科學探測段等各個飛行段的VLBI測量和軌道計算任務,以及開展火星車的定位實驗。

      由于火星探測距離遙遠,VLBI測軌分系統新研發了數十臺套軟件和硬件,如VLBI中心的火星探測VLBI數據處理系統和定軌定位系統,4個觀測站的制冷接收機、前置型數據采集終端、基準信號鎖相傳輸系統、GNSS接收機、氫原子鐘、水汽輻射計等。經過觀測驗證,可進一步提高觀測裝置的測量精度和可靠性,以及大氣和電離層時延的改正精度。

      “天問一號”搭載了上海造的“探測神器” 

      為探尋火星上的科學之謎,“天問一號”上搭載眾多“探測神器”。其中包括中科院上海技物所研制的火星表面成分探測儀、火星礦物光譜分析儀,用于測量火星表面巖石成分?;鹦潜砻娉煞痔綔y儀中的激光器由上海光機所研制。

      據中科院上海技物所副所長舒嶸研究員介紹,火星表面成分探測儀是火星車上的主要有效載荷之一?;鹦擒囋诨鹦潜砻孳浿懞?,將開展火星漫步。該儀器可探測火星表面物質反射太陽光的輻射信息,還可向2-5米內的目標主動發射激光,使其局部氣化產生等離子體,通過測量其釋放出的原子發射光譜,獲取物質元素的成分和含量。這對研究火星的形成、地質的長期演變過程等具有重要科學意義。

      火星礦物光譜分析儀則搭載在火星環繞器上。在環繞器對火星開展科學遙感探測期間,該儀器可在近火段800km以下軌道,通過推帚式成像、多元實時動態融合的總體技術,獲取火星表面的地貌圖像與相應位置的光譜信息,為探測火星表面元素與礦物成分等提供科學數據。

      給“天問一號”儀器設備穿上“智能外衣” 

      航天器進入太空軌道后,處于地球大氣層以外的超高真空空間環境,朝向太陽的表面溫度非常熱,而背向太陽的表面則非常冷。為了保證儀器設備表面溫度處于正常工作狀態,需要在航天器外表面,使用不同的太陽吸收率和熱輻射率的涂層,來調節其熱平衡溫度。

      中科院上海有機化學研究所是我國系統研制有機熱控涂層的唯一單位。自上個世紀六十年代以來,該所已研制出幾十種不同用途的有機熱控涂層,就像能調控溫度的衣服一樣,“穿”在航天器和儀器的外表面?!疤靻栆惶枴被鹦翘綔y器上一些儀器設備,都穿上了這種“智能外衣”。

      在“天問一號”火星探測任務中,中國科學院上海硅酸鹽研究所也承擔了耐高溫多層隔熱材料等多種關鍵材料的研制,參與火星巡視器太陽帆板除塵的前期工作,為火星用關鍵材料開展空間環境適應性考核試驗,以確保關鍵材料在型號上的可靠應用

      

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