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南航元素助力“天問一號”問天

作者:由 環京津網 發表于 詩詞日期:2022-02-27

問天三應是什麼意思

7月23日12時41分,我國首次火星探測任務“天問一號”探測器成功發射,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。

記者瞭解到,“天問一號”專案背後,有不少江蘇科研力量。南京航空航天大學承擔了火星應急信標裝置的研製任務,將搭載“天問一號”執行我國首次火星探測任務,也是國內唯一獨立承擔火星探測器載荷研製任務的高校。尤其值得一提的是,南航航天學院院長葉培建院士是專案的總指揮、總設計師顧問,而南航1988級校友孫澤洲擔任火星探測器總設計師。

耐極寒抗衝擊,4公斤“小筒”保障應急通訊

在南航23日舉辦的火星探測器發射直播觀摩活動現場,記者看到了外形像小筒一樣的信標裝置樣品,重量不過4公斤左右,但其中結構相當複雜精密。

“火星探測器的信標裝置相當於黑匣子加上信標系統。”火星探測器信標專案主任設計師、南航航天學院張子健副教授介紹,火星探測器包含環繞器、著陸器和巡視器三大部分,而信標裝置主要安裝在著陸器和巡視器兩部分。“這套信標裝置,能夠保障高強度衝擊、極寒等極端環境下的資料通訊,還可以記錄探測器著陸火星的行動軌道,在國內外都稱得上是首創。”

這個看似“小巧”的信標裝置,在空間和體積的嚴格控制下,必須滿足高強度衝擊、極寒高溫等多方面的苛刻要求。這樣一個全新的產品,無任何成功經驗可借鑑,團隊只能“摸著石頭過河”。2018年8月,火星應急信標裝置研製團隊在南航正式成立,詳細設計方案於2019年4月評審透過,經過6個月的研製與技術攻關,團隊按計劃完成了電效能測試、力試驗、鑑定級產品投產等研製技術流程,各項功能與效能滿足使用與設計要求。11月底正樣產品順利投產,2020年4月信標裝置正式交付。

每次高衝擊試驗都“跌宕起伏”

重重困難也要“使命必達”,研製人員一路闖過了結構子系統、無線電測控子系統、熱控制子系統等多道難關。

高過載衝擊試驗是考核信標裝置抗極端環境的重要驗證試驗,試驗的過程具有一定的危險性,儘管在試驗前有專門關於技術安全的風險控制措施,確保試驗在保證安全的前提下開展,但還是讓團隊成員吃了不少苦頭。

“每一次的高衝擊試驗都‘跌宕起伏’,但也都是必須得啃下來的‘硬骨頭’。”南航火星應急信標團隊總設計師、南航航天學院常務副院長陳金寶介紹,為了讓高衝擊試驗可控、可測地進行,團隊共採用了五種試驗驗證工作的衝擊方案。

第一種方案需要近距離測量信標的引數,但由於信標位置的不可預知性,團隊成員需要冒著被砸傷的風險,在試驗場一線進行引數測量。實際試驗工作中,信標距離成員不足10米,稍微出現一點偏差,團隊成員就可能面臨生命危險。而這僅僅是一個開始,由於第一種方案無法滿足試驗的測試要求,團隊迅速調整後又開始驗證第二種、第三種試驗方案,但都滿足不了指標要求。經過無數次摸索,研製團隊屢敗屢戰,最終第五種試驗方案達到了各種指標要求,試驗驗證工作圓滿完成。

仰望星空,總師又是“南航造”

“我們還要到火星取樣返回,還要對木星進行探測,還將向太陽系邊際探測飛行。中國的航天強國夢,將為中國的偉大復興作出貢獻!”2018年5月,葉培建院士被聘為南京航空航天大學航天學院院長。

此次擔任“天問一號”總師的是南航校友孫澤洲,從南航電子工程專業畢業後,他隨即進入航天科技集團中國空間技術研究院工作。2004年任“嫦娥一號”衛星副總設計師,2008年任“嫦娥三號”探測器總設計師,後擔任“嫦娥四號”探測器總設計師,以及火星探測器總設計師。

中國火星探測任務最核心、難度最大的地方,就是在著陸器進入火星大氣後降落傘減速的過程,這個過程只有一次機會。“認識一個新的事物就是試錯的過程,航天卻不會給你很多機會去試錯。”孫澤洲坦言。(楊頻萍)