看天問一號的“科技新元素”

天問一號的“科技新元素”天問一號的“科技新元素”2021年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。天問一號的“科技新元素”天問一號成功的背后，離不開大量“科技新元素”的支撐。天問一號的“科技新元素”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。天問一號的“科技新元素”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)。天問一號的“科技新元素”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。因火星和地球之間距離較長，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?！碧靻栆惶柕摹翱萍夹略亍贝送?，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。天問一號的“科技新元素”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(fēng)箏。天問一號的“科技新元素”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駕“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。天問一號的“科技新元素”天問一號的“科技新元素”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(dān)，讓它跑得更快、更遠。天問一號的“科技新元素”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。天問一號的“科技新元素”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)。