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  • 首创应急信标装置保障极寒环境数据通信 南航元素助力“天问一号”问天
  • 2020年07月24日来源:中国江苏网

提要:“天问一号”项目背后,有不少江苏科研力量。南京航空航天大学承担了火星应急信标装置的研制任务,将搭载“天问一号”执行我国首次火星探测任务,也是国内唯一独立承担火星探测器载荷研制任务的高校。尤其值得一提的是,南航航天学院院长叶培建院士是项目的总指挥、总设计师顾问,而南航1988级校友孙泽洲担任火星探测器总设计师。

7月23日12时41分,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射,开启火星探测之旅,迈出了我国自主开展行星探测的第一步。

记者了解到,“天问一号”项目背后,有不少江苏科研力量。南京航空航天大学承担了火星应急信标装置的研制任务,将搭载“天问一号”执行我国首次火星探测任务,也是国内唯一独立承担火星探测器载荷研制任务的高校。尤其值得一提的是,南航航天学院院长叶培建院士是项目的总指挥、总设计师顾问,而南航1988级校友孙泽洲担任火星探测器总设计师。

耐极寒抗冲击,

4公斤“小筒”保障应急通信

在南航23日举办的火星探测器发射直播观摩活动现场,记者看到了外形像小筒一样的信标装置样品,重量不过4公斤左右,但其中结构相当复杂精密。

“火星探测器的信标装置相当于黑匣子加上信标系统。”火星探测器信标项目主任设计师、南航航天学院张子健副教授介绍,火星探测器包含环绕器、着陆器和巡视器三大部分,而信标装置主要安装在着陆器和巡视器两部分。“这套信标装置,能够保障高强度冲击、极寒等极端环境下的数据通信,还可以记录探测器着陆火星的行动轨道,在国内外都称得上是首创。”

这个看似“小巧”的信标装置,在空间和体积的严格控制下,必须满足高强度冲击、极寒高温等多方面的苛刻要求。这样一个全新的产品,无任何成功经验可借鉴,团队只能“摸着石头过河”。2018年8月,火星应急信标装置研制团队在南航正式成立,详细设计方案于2019年4月评审通过,经过6个月的研制与技术攻关,团队按计划完成了电性能测试、力试验、鉴定级产品投产等研制技术流程,各项功能与性能满足使用与设计要求。11月底正样产品顺利投产,2020年4月信标装置正式交付。

每次高冲击试验都“跌宕起伏”

重重困难也要“使命必达”,研制人员一路闯过了结构子系统、无线电测控子系统、热控制子系统等多道难关。

高过载冲击试验是考核信标装置抗极端环境的重要验证试验,试验的过程具有一定的危险性,尽管在试验前有专门关于技术安全的风险控制措施,确保试验在保证安全的前提下开展,但还是让团队成员吃了不少苦头。

“每一次的高冲击试验都‘跌宕起伏’,但也都是必须得啃下来的‘硬骨头’。”南航火星应急信标团队总设计师、南航航天学院常务副院长陈金宝介绍,为了让高冲击试验可控、可测地进行,团队共采用了五种试验验证工作的冲击方案。

第一种方案需要近距离测量信标的参数,但由于信标位置的不可预知性,团队成员需要冒着被砸伤的风险,在试验场一线进行参数测量。实际试验工作中,信标距离成员不足10米,稍微出现一点偏差,团队成员就可能面临生命危险。而这仅仅是一个开始,由于第一种方案无法满足试验的测试要求,团队迅速调整后又开始验证第二种、第三种试验方案,但都满足不了指标要求。经过无数次摸索,研制团队屡败屡战,最终第五种试验方案达到了各种指标要求,试验验证工作圆满完成。

仰望星空,总师又是“南航造”

“我们还要到火星取样返回,还要对木星进行探测,还将向太阳系边际探测飞行。中国的航天强国梦,将为中国的伟大复兴作出贡献!”2018年5月,叶培建院士被聘为南京航空航天大学航天学院院长。

此次担任“天问一号”总师的是南航校友孙泽洲,从南航电子工程专业毕业后,他随即进入航天科技集团中国空间技术研究院工作。2004年任“嫦娥一号”卫星副总设计师,2008年任“嫦娥三号”探测器总设计师,后担任“嫦娥四号”探测器总设计师,以及火星探测器总设计师。

中国火星探测任务最核心、难度最大的地方,就是在着陆器进入火星大气后降落伞减速的过程,这个过程只有一次机会。“认识一个新的事物就是试错的过程,航天却不会给你很多机会去试错。”孙泽洲坦言。



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责任编辑:李金娟
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