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“天问”探“火”，这些“黑科技”你需要了解

中国网5月15日讯（记者 谢露莹）国家航天局消息，科研团队根据“祝融号”火星车发回遥测信号确认，5月15日，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，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。记者了解到，中国航天科工集团有限公司研制生产的相控阵敏感器、高性能晶体元器件和电连接器、纳米气凝胶材料、加速度计、解锁分离装置等系列产品，为天问一号开展“火星环绕、着陆和巡视探测”作出重要贡献。

我国相控阵敏感器首次亮相太空

此次火星探测是我国首次独立开展的行星星际探测任务，旨在通过一次发射实现对火星的环绕、着陆和巡视。作为位置和速度测量的重要手段，相控阵敏感器在着陆阶段，持续为航天器提供高精度的测量数据，成功助力着陆巡视器安全着陆火星表面。

据介绍，相控阵敏感器安装在火星着陆巡视器进入舱着陆平台的下方，作用范围达数十千米，可谓火星探测器的太空“千里眼”。它和其他不同原理的测量敏感器一起，密切配合，“接力”引导航天器平安落地。

相控阵敏感器主任设计师刘佳对中国网透露，火星着陆巡视器在下降过程中，会经历多种工作环境。与之前落月任务相比，由于火星重力比月球大，着陆下降加速度会更快，需要利用火星大气进行降落伞减速。在高速下落过程中打开降落伞，航天器会因减速冲击发生剧烈摆动，是影响着陆成败的关键时刻。

“这一瞬间，在相控阵敏感器的测量方向上，距离会有很大的变化，同时部分测量信号会打到地平线以上，出现检测不到目标的情况。”刘佳说，“对相控阵敏感器来说，就像在快速荡秋千时，眼睛要看清地面一页纸上写的字。”

此外，火星上时常会发生剧烈的尘暴天气，在巡视着陆器靠近火星表面时，航天器发动机喷射也会激起地面的粉尘和沙砾，对探测传感器造成影响。

“微波信号体制应对这种环境具有相对优势，”任务相关软件设计师徐秋锋说，“在这个前提下，产品在信号频段选择上做了充分的对比和论证，采用多种算法进行了综合优化，并在沙漠戈壁通过直升机气流模拟试验了在沙尘暴天气中的工作状态，确保测量的可靠性。”

小电池首次探“火”稳的“一绝”

电无形无相，却蕴含强劲能量；电池虽不起眼，却驱动科技未来。中国航天科工集团有限公司航天江南“五胞”电池兄弟，可谓是“一节更比六节强”。它们应用“瓷实的”高比能量氟化碳正极材料，采用新型锂氟化碳电池体系进行电池设计，每只电池的直径和高度分别为18ｍｍ、65ｍｍ，与一只寻常的5号电池一般无二，平平无奇的它们，比能量却达到460ｗｈ／ｋｇ，相比一般电池的比能量高出1．86～4．6倍。

因其短小精悍、浓缩精华的特长，电池兄弟们成为“天问”探火之旅轻装上阵的“必备好物”。当背罩与着陆巡视器分离时，它们为监视相机拍摄着陆平台下降过程影像赋能，保障“眼睛”看清“落脚点”，完成动态成像并通过ＷＩＦＩ将数据传回火星车；在科学探测段工作，为分离拍摄探头释放后供电，达成光荣使命。

地球与火星之间是“三环”到“四环”的跨越，直线距离突破4亿公里，要经历发射入轨、地火转移、火星捕获、火星停泊以及离轨着陆5个阶段。“智能作息”“该出手时就出手”被刻入了电池兄弟们的“基因”中。

在进入太空的近10个月时间内，电池们需要一直开启“休眠”模式，直至在火星停泊段为了探测器运作“苏醒”过来。10个月的时间并非“风平浪静”，而是冷热交替，在面对－130℃～＋70℃之间200度温差的存储条件下，电池兄弟们需要“照常发挥”“稳的一绝”，正如“前身”一样可靠。电池兄弟们通过了严酷的环境力学、热辐射、温度鉴定试验及可靠性增长试验，在真“火”的考验面前，才能表现优异，电性能稳定发挥，满足用电需求。

神奇材料让火星车跑得更快更远

在“天问一号”火星探测器中，使用了我国独立自主研发的多项“黑科技”，特别是，火星车采用了一种新型隔热保温材料——纳米气凝胶。它将分别用来应对“极热”和“极寒”两种严酷环境，并且凭借其超轻特性极大地减小了火星车的负担，让它跑得更快，跑得更远。

纳米气凝胶是一种并不被大众熟知的神奇材料。它是由纳米尺度的固体骨架构成的一个三维立体网络，它的密度可以做到比空气还轻，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”应对极寒、极热等严酷环境所需热防护材料的不二之选。

中国航天科工三院306所作为航天科工集团特种材料及工艺技术研究中心，以“科技强军、航天报国”为使命，大力发展航天装备用特种材料，早在2005年就通过对热防护材料技术体系的追踪和研判，敏锐地捕捉到气凝胶材料未来将在空天领域有巨大的应用前景。也就在这个时候，该所果断开始自主投入，成为国内最早开展气凝胶材料研究的单位之一。

所以，当2014年了解到火星探测关于热防护的需求时，中国航天科工三院306所已在气凝胶领域深耕了近10年。迈过了从0到1，组建团队、构建试验室、搭建工程装备的初创期，气凝胶也早已从试验室的瓶瓶罐罐，巴掌大的样品到通过关键型号高温试验考核的稳定构件。随着航天装备一次次冲上蓝天，此时306所的气凝胶材料已正式走到“舞台的中央”。