南航元素助力“天問一號”問天

　　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。

　　記者了解到，“天問一號”項目背后，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制任務，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制任務的高校。尤其值得一提的是，南航航天學院院長葉培建院士是項目的總指揮、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。

　　耐極寒抗沖擊，4公斤“小筒”保障應急通信

　　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，但其中結構相當復雜精密。

　　“火星探測器的信標裝置相當于黑匣子加上信標系統。”火星探測器信標項目主任設計師、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，能夠保障高強度沖擊、極寒等極端環境下的數據通信，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，必須滿足高強度沖擊、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鑒，團隊只能“摸著石頭過河”。2018年8月，火星應急信標裝置研制團隊在南航正式成立，詳細設計方案于2019年4月評審通過，經過6個月的研制與技術攻關，團隊按計劃完成了電性能測試、力試驗、鑒定級產品投產等研制技術流程，各項功能與性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。

　　每次高沖擊試驗都“跌宕起伏”

　　重重困難也要“使命必達”，研制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。

　　高過載沖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，盡管在試驗前有專門關于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。

　　“每一次的高沖擊試驗都‘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，為了讓高沖擊試驗可控、可測地進行，團隊共采用了五種試驗驗證工作的沖擊方案。

　　第一種方案需要近距離測量信標的參數，但由于信標位置的不可預知性，團隊成員需要冒著被砸傷的風險，在試驗場一線進行參數測量。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，由于第一種方案無法滿足試驗的測試要求，團隊迅速調整后又開始驗證第二種、第三種試驗方案，但都滿足不了指標要求。經過無數次摸索，研制團隊屢敗屢戰，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后，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，后擔任“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后降落傘減速的過程，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）