“地月合影”惊艳亮相 火星环绕器还有哪些独特本领

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2020年7月27日，田文一号探测器用光学导航传感器拍摄了地球和月球的黑白照片，距离地球约120万公里。左边是地球。(照片由国家航天局提供)

人民网北京7月30日电(记者赵)7月27日，一号火星探测器通过光学导航传感器，从距地球120万公里的地方发回了一张地球和月球的珍贵照片。在这张黑白照片中，地球和月亮，一大一小，都是新月形的，在广阔的宇宙中相互反射。

“田文一号”火星探测器系统由一个环绕和一个着陆巡逻组成。随着地球和月球照片的惊艳亮相，结合了多项技术的火星环行探测器首次进入公众视野。它的独特之处是什么？你将飞往火星的任务是什么？

“田文-1”火星探测器的模拟图包括一个环绕和一个着陆巡逻(由探测器的总研究单位——第五航空航天科学技术研究院提供)

环绕将经历三个“转变”

火星探测任务分为三个步骤:“盘旋，着陆和巡逻。”记者从上海航天八院812研究所了解到，火星包装器在这三个过程中将经历三次“转换”，该研究所负责火星包装器的总装、集成和测试任务。

在大约七个月的飞行中，轨道飞行器首次作为一架飞机，并派出了登陆巡逻队到火星登陆轨道；登陆巡逻成功释放后，环绕装置作为通讯器，在登陆者和地球之间建立中继通讯联系；通信工作完成后，环绕装置被用作科学探测器，通过遥感探测火星。

飞行时间长、环境差、控制要求高、空之间的动作多是包装的四个“特点”,这四个特点不仅任务重，在空.面前也有难度

“田文-1”火星探测器建立了一个地面姿态模拟图(由探测器的总研究单位——第五航空航天科学技术研究院提供)

光学导航:它有明亮的眼睛

最新发布的地球和月球图像是由环绕地球的光学导航传感器完成的。

众所周知，光学导航传感器可以在接近火星的飞行过程中对火星进行成像，利用火星图像计算火星的质心位置和视半径，并结合估计算法获得探测器相对于火星的实时位置和速度信息。

“光学导航传感器就像探测器的‘眼睛’。”第八医院控制研究所的光学导航专家做了一个类比。“有了这些明亮的‘眼睛’，探测器将拥有自主性，可以自己飞到目的地。”

据介绍，这是支持中国未来向宇宙进一步发展的重要技术之一。与传统的无线电导航不同，光学自主导航可以通过图像目标识别和特征提取获得位置和速度等导航信息。

也就是说，这种“千里眼”可以识别最远距离为1000万公里的火星，也可以自主地适应从点目标到面目标以及从弱目标到强目标的火星图像提取，从而即使没有外部导航信息，它也可以自主地在深空飞行中找到前进的方向。

“田文一号”火星探测器天线和太阳翼展开模拟图(由探测器总研究单位——第五航空航天科学技术研究院提供)

天线部署:精致的“敏感神经”

发射当天,“长征五号”火箭升空后的第37分钟，空迎来了一个重要的星箭分离时刻。这时，火星探测器的太阳翼和各种天线逐渐开始展开模式。

"火星探测器有7种类型和12个活动部件."Mars Encircler首席工艺师张泽梅介绍说，这12个机构的各种设计首次由第八医院的812个研究所独立承担。

火星探测器的移动机构和天线不仅数量众多，而且非常长。最长的高增益定向天线有2.5米长，在安装过程中需要折叠6次，这成为包装纸最后组装过程中最难的骨头。

火星环绕装置总装的主要负责人王利民告诉记者，在初始采样阶段，测试中发现天线展开后不能正常折叠的问题，主要是由于精度不够。最终装配团队立即行动，重新检查数据，优化软件算法，定制工具，从早忙到晚。最后，问题解决了，每个人紧锁的眉头又展开了。经过对原始样品的反复组装验证，天平精度达到了5/10000。

模型调度员王说，饺子皮的天线很长。为了保护它在部署后不受损坏，操作人员在安装天线的过程中从不停止，一次停止就是一整天，甚至是一夜之间。在他们的精心照料下，火星环绕装置已经从一个部件逐渐成长为“国家武器”。

“田文一号”火星探测器研制基地(由探测器总研究单位——第五航空航天科学技术研究院提供)

层层“外衣”:冰与火的考验

记者了解到，田文一号从地球飞到火星需要7个月的时间，再加上停泊火星轨道需要3个月。在火星车开始工作之前，火星环绕装置需要单独工作10个月。

在这么长的时间里，它将经历一系列极端环境的考验。为了保证火星探测器在低温下的正常运行，其“着装”要求非常严格。

负责实施卫星热控的技术专家蒋告诉记者，低温下穿的“衣服”被称为热控隔热部件，业内称之为低温多层，全部由自动缝纫机和切割机完成。由于其巨大的座舱结构，火星环行探测器的“服装”面积达到了30平方米，是普通卫星的两倍。

“田文一号”不仅要面对低温的考验，还要经得起高温的考验。火星轨道飞行器采用了目前中国最大的sast9000平台，该平台装有3000n高推力发动机，发动机工作时温度可达数千摄氏度。这就对发动机附近的温度保护提出了很高的要求。

“中高温多层采用不锈钢箔和铝箔，边缘锋利，加工和安装非常困难，易于切割操作人员。”蒋说，为保证安全操作，安装前，操作人员应穿好防护服，戴好防割手套和护目镜，预先安装在多层标有安装孔的位置，然后用不锈钢丝逐个钻孔安装。

在他看来，操作者就像一个精心雕刻“艺术品”的大师级工匠，每个角度和每个缝隙都完全一样。

“田文一号”火星探测器研制基地(由探测器总研究单位——第五航空航天科学技术研究院提供)

模拟:数千次回火

在每一艘宇宙飞船诞生之前，可以说它经历了各种考验和磨难。也就是说，在它正式飞行之前，它必须经过无数次地面模拟试验，这些试验事先都要反复验证，并尽力保证万无一失。

据812实验中心副主任张莉介绍，火星环圈重且“胖”，测量点、通道和工作条件多，测试时间跨度长。需要根据需要不断调整与振动台的连接状态。在初始采样期间只有一次振动测试，其加速度和应变测量通道高达372。

特别是在试验过程中工作条件发生变化时，应对产品外观、紧固件、试验设备、试验数据和试验结果进行检查和确认。“为了确保测试的成功，测试人员在测试前、测试过程中和测试后都要严格检查产品状态，并不缺少质量控制和安全控制。”张莉说。

由于几代中国宇航员的努力，5500万公里外的火星不再遥不可及。田文一号所走的路也将注定是一次不寻常的旅程，一步一步见证中国的太空飞行，思考它的梦想。

来源：零点娱乐时刊