00:日，经历了近10个的漫旅，“天问号”终于成功着陆星。“天问号”这次安全翻越“万千”的漫旅，不少“幕后英雄”一直在为它保驾护航。UHF频段双向通信链路：让天问一号有了“眼睛”和“耳朵”航天科技集团五院安分院（以下简称安分院）为星探测器研制的测控数传分系统搭建了地球与着陆巡视器、环绕器及“祝融”号星之间的信息传输链路，成为天问一号的“眼睛”和“耳朵”。天问号火星探测器由环绕器与着陆巡视器构成，“祝融”号星置于着陆巡视器的进舱上。当星探测器进“落”阶段后，环绕器会和着陆巡视器分离，由着陆巡视器单独下落。此时地要想了解着陆巡视器在下落过程中的遥测数据，就需要依靠进舱与环绕器间的UHF频段双向通信链路。安分院进舱UHF频段收发信机负责嘉介绍说：“这阶段的数据是‘落’过程中的关键遥测数据，便于地判断落过程中各分系统的作状态。由于‘落’‘落’相对地球的距离更加遥远，星表环境相对球表环境更加复杂，难度更，因此星探测器在进、下降、着陆过程中的遥测分关键。”安分院研制的测控数传分系统包括了UHF频段收发信机和X频段深空应答机等关键设备，是天问号星探测器的关键分系统之。安装在环绕器上的X频段深空应答机建了环绕器与地的通信链路，安装在着陆巡视器中进舱上的UHF频段收发信机是建与环绕器之间通信的关键，安装在“祝融”号星上的UHF频段收发信机和X频段深空应答机等产品建了与环绕器的中继通信及对地通信。这些通信链路共同在地球与星之间构成了个体通信络，让环绕器在环绕过程始终与地保持测控通信，并在着陆巡视器下降着陆过程以及抵达星表后与环绕器开展中继通信、与地开展测控通信。“天问号”上的测控通信分系统，始终确保地作员全程掌握探测器，还确保协调探测器内部各构成部分执不同任务的步调整划。当进舱将着陆过程中的遥测数据发送给环绕器后，此时便需要通过环绕器与地测控站之间建的X频段双向通信链路进数据的回传。与此同时，地也通过环绕器将遥控数据发送进舱。安分院为“天问号”星探测器研制的测控数传分系统保障着整个“落”过程的信息传输持续在线。星探测器测控数传分系统从开机到任务完成直保持作，还需根据距离切换不同模式、实现不同功能。同时加上太空恶劣的环境及航天各系统互相配合的考虑，使得测控数传产品的指标及其苛刻，需要克服空间损耗等困难。在具体的测控和数据传输任务中，着陆巡视器需要经过进、下降、着陆过程。按照总体要求，测控数传分系统需要幅减重，这就需要尽量将星探测器上的产品型化、集成化。以往的个分系统由数台单机组成，体积庞，这对于深空探测任务难以实现。为了解决这难题，安分院研制团队将个功能类似于分系统的UHF频段收发信机，压缩台重量为2公左右、体积仅为个单机的产品。这台单机融合了数字处理、电源、通道、固放、双器和开关等分机，具有度集成化和型化。在分系统的研制过程中，研制团队经过不断的沟通讨论、仿真论证，单机从到有，从有到优。最终，以相较于典型产品综合减重60%的成果完成了分系统功能的单机化集成。特制“冲锋”：确保天问一号不被“冻伤”或“烫伤”天问一号外面穿着一件银的“冲锋”。这件“冲锋”的应轨道主要在地转移轨道、星捕获轨道以及星停泊轨道三段，也就是天问号离开地球后从进太空的那刻到逐渐驶向星的这段旅程。说到天问号这件银外，光滑闪耀，看着就很具有时尚感。其实，这件外正是由航天科技集团五院历时两年精研制的，它的成功研制蕴含了多项主关键技术，只为天问号在这件“冲锋”的保护下，能在乘破浪的旅程更加安全、舒适。天问号在向星靠近的飞行轨道需经历多次的温度循环变化，最温℃、最低温可达-℃，这样个温差多度的环境，对天问号内部设备正常作的影响是极的。真空环境使得天问号在对太阳的持续辐照下，无法像机那样通过热对流或热传导传递热量，其向阳表温度会持续升，造成与背阳的温差巨。这种况下，将导致着陆巡视器内部温度严重不平衡，使得天问号内部的“五脏六腑”有的处在寒冷环境中，有的却处在温环境，就更不要说空间持续不断的能紫外与电离辐射对其外表的损伤了。因此，给天问号穿件特制的“冲锋”尤为必要。这件“冲锋”学名低吸收-低发射热控涂层，它是种涂饰在航天器外表的热控制材料，通过它身对太阳光谱辐照的反射能，以及其身的红外辐射特性，从有效地减少空间环境对航天器内部造成的温度影响。当然，这款“冲锋”还得抵抗空间中时时刻刻的能紫外辐照、原氧轰击以及多种能粒与电离辐射的攻击，全位成为航天器的外部保护屏障，可谓“天问号”奔旅途中的全效防护服。这件“冲锋”采了我国以往热控涂层领域中从没有过的类型。这种同时具备低吸收和低发射功能的热控涂层，之前还从没使用过。为了研发出这件“冲锋”，研发团队依据总体热控设计员针对天问号在轨全过程的外热流特性，先确定了热控涂层低吸收与低发射两项关键技术指标，再以这两项技术指标为出发点，开展涂层的设计、仿真、制备、检测及程实施等系列研发作，在反复的试验过程中，研发团队不畏攻坚过程的艰，最终成功突破了多项低吸收低发射涂层研制的关键技术，成功为天问号量身打造出了这身银光闪闪的“冲锋衣”。这件“冲锋”通过极低的太阳吸收比，可以期有效地反射太阳辐照来的绝部分能量，这样来，天问号内部冰两重天的问题就可以得到有效解决。不同的是，新“冲锋”不仅低吸收而且低发射，与其他通过发射率对外散热的热控涂层不样，如此设计的原因是因为天问号总体的旅途是处在空间深冷环境下，身内部发动机产的热量始终会向外界消耗，10个的时间，外界冷环境对燃料的消耗极，而过多的贮备燃料，天问号的重量也会随之上升，会给“克克计较”的航天器带来重量上的负担。因此，研发员通过降低热控涂层的红外发射率，减少真空环境下舱内向外界的辐射漏热，从成功实现了对着陆巡视器内部设备正常运转的温度保障，确保了天问号着陆火星后不会被“冻伤”或“烫伤”。火星降落伞：米巨伞上万次试验确保天问一号平稳着陆天问一号着陆时使用的降落伞的长度可以达到34米，整个面积平方米，它也是天问一号在着陆火星过程中最重要的减速装置之一。由于火星大气稀薄，天问一号在进入火星大气后，虽然已经通过它的气动外型进行了减速，但是速度依然能达到两马赫，超过音速两倍。航天科技集团五院所总工程师回收着陆领域专家黄伟说，开降落伞减速以后就可以为后面的减速发动机的减速创造条件。只有降落伞正常工作了，后面的动力减速段，包括后面的着陆缓冲段，才能够正常。它的指标从两马赫一直降到95米/秒。这样的减速，天问一号才不至于“粉身碎骨”。除了降落伞之外，和它配套的弹伞筒是决定降落伞能否顺利打开的关键，火星弹伞筒是我国研制的最大尺寸的弹伞筒，它要将体积为60升、重达40公斤的降落伞装进去，比一般的弹伞筒要大很多。“因为降落伞面积达到平方米，要装在弹伞筒里面，开伞的时候就靠弹伞筒的工作，把整个伞包给推出去，一次性推出去，而且要保证足够的分离速度。弹伞筒装有火药，工作过程中，通过火药燃烧产生的高温气体，将降落伞以35米/秒的速度弹射出来，帮助降落伞成功打开，帮助着陆巡视器减速。”黄伟说，利用降落伞为航天器着陆来减速是普遍的做法，但是相比于我国之前的航天器，天问一号面临着更复杂恶劣的环境，这就对降落伞提出了更高的要求。黄伟表示，这种伞叫做锯齿形盘缝带伞，之前在深空探测中没有用过。平铺的开的话就有点像个大圆盘。这个圆盘下面是一个空的，是一个像缝隙一样。中间是有一圈缝，下面又是一圈这种密实的织物了，这有点像带子，就一圈带相对比较窄，所以我们就叫盘缝带。由于把带下面做成了一个个若干个类似于锯齿一样，可以改进开伞的受力情况，整体上叫做锯齿形盘缝带伞。火星降落伞材料也有所不同。在神舟飞船、嫦娥五号、返回式卫星等航天器上使用的降落伞选材一般为锦丝绸。这种材料的优点是重量轻、强度大，但面对更加恶劣的火星环境，降落伞在选材上进行了升级。在一些局部的加强环节用到了新的芳纶材料，相比以前它的强度会有所提高。为了提高火星降落伞的强度可靠性，科研人员进行了上万次试验，除了材料升级，加工环节也进行了改进。“这个地方就伞绳和伞衣连接的环节，以前都是这种缝纫的，后来的产品改进了，没采用缝纫，采用这种穿过来以后再插接的方式，减少缝纫环节，提高连接的强度。此外，所研制的4台相机在“天问号”着陆星的过程中也发挥重要的记录功能。其中2台开伞监视相机在降落伞开伞前已开始作，记录并证降落伞完美绽放的时刻。黄伟说，这次天问一号成功落火，充分验证了火星降落伞的可行性，火星降落伞将来也会用到其他升空探测器的降落伞中。广州日报·新花城记者：肖欢欢通讯员蔡金曼、杨璐、张高翔广州日报·新花城编辑：蔡凌跃
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