php载荷技巧_硬核技能指标天问一号上13台科学载荷详解

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“天问一号”紧张由一个火星环抱器和一个火星着陆巡视器构成，共配置13台有效载荷。
个中环抱器将作为地火转移轨道翱翔的动力做事舱，抵达火星轨道后紧张承担火星环球环抱探测，同时也卖力火星车与地球间的中继通信做事；着陆巡视器由进入舱和火星车组成，上岸火星表面后，火星车开始在火星表面巡视和局部科学探测。

环抱器上的有效光电载荷

php载荷技巧_硬核技能指标天问一号上13台科学载荷详解

环抱器上配置了7台有效载荷，包括等分辨率相机、高分辨率相机、环抱器次表层探测雷达、火星矿物光谱剖析仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子剖析仪、火星能量粒子剖析仪。

（图片来自网络侵删）

等分辨率相机

等分辨率相机光学组件（图片来源：西安光机所官网）

等分辨率相机搭载于火星环抱器，在265-800Km轨道高度对火星表面进行成像，绘制火星环球遥感影像图，并进行火星地形地貌及其变革的探测。
西安光机所承担了该相机光学组件的研制事情，具有视场大、畸变掌握严格、像质哀求高档特点。

高分辨率相机

长春光机所研制的高分辨率相机紧张对沙丘、冰川、崩塌等获取火星表面重点区域风雅不雅观测图像，开展火星表面地形地貌和地质布局研究。

高分辨率相机（图片来源：长春光机所官网）

该高分辨率相机采取了集光能力强、有效口径利用充分、光学通报函数高、杂光抑制能力强的长焦距大视场离轴光学系统，以全碳化设计理念办理了相机长焦距技能指标与重量资源紧张之间的抵牾，通过碳纤维桁架实现了光学元件的位置担保和高轻量化的构造设计。
相机配置了五谱段TDI CCD和国产面阵探测器两种成像探测器，实现线阵推扫和面阵成像的兼容，有望得到火星表面真彩色领悟图像及视频图像。

环抱器次表层探测雷达

这次项目中，中电博微38所卖力研发了我国首款环抱器次表层探测雷达，不同于其它探测设备，环抱器次表层探测雷达利用低频段雷达的介质穿透特性，在高速环抱的卫星平台上，向火星发射低频率电磁波，穿透到次表层内部，利用回波特性剖析次表层分层构造，并推算其物质组成。

38所设计了双频段发射双极化吸收的前辈系统编制，兼顾低频段雷达的穿透性和浅表层的高分辨能力，并根据科学探测的实际须要，设计了高低频脉间交替的事情模式，实现了对火星次表层10米以下的分层精度探测，个中，对次表层土壤的穿透深度可达几百米，对冰层可达几千米。

火星矿物光谱剖析仪

火星矿物光谱剖析仪通过获取火星表面可见至中波红外宽谱段（400-3400 nm）的光谱成像数据，重量不到7公斤，高性能红外探测器被冷至近零下200℃，国际罕见。
为了适应环抱器中的“腾空”事情状态，上海技物所研究员何志平带领团队，采取推帚式成像、多元实时动态领悟的总体技能方案，打破了红外背景抑制、高效自由曲面-光栅分光组件、器上太阳及灯组合定标等关键技能，同步实现了设备轻小型、低功耗与高性能的三合一。

火星磁强计

中国科学技能大学作为我国深空探测中首个承担单机级科学载荷任务的高校，独立研制的火星环抱器有效载荷火星磁强计随“天问一号”成功发射。

火星磁强计（图片来源：中国科技大学官网）

磁强计是用来丈量磁感应强度的传感器，在工业、农业、交通运输、国防、航空航天、海洋、气候、医疗卫生等领域均有广泛运用。
火星磁强计的紧张功能为获取火星空间磁场环境高精度数据，紧张科学探测任务包括全面准确地丈量火星空间边界层，探测火星南部局地岩层的剩磁及火星感应磁层，研究近火空间处的行星际等离子体和行星际磁场，同时还会结合其他载荷仪器对火星大气中的粒子逃逸等问题开展研究。

火星离子与中性粒子剖析仪

火星离子与中性粒子剖析仪可对火星空间环境中的离子和中性粒子参数进行探测，研究火星大气逃逸、太阳风与火星的相互浸染，理解火星大气和水的蜕变历史。
此外，该载荷还探测太阳风离子，研究太阳风在行星际的传播特性。

火星离子与中性粒子剖析仪（图片来源：文申报请示）

该载荷在国际上首次将离子和中性粒子通过同一个传感器实现探测，既能知足性能指标哀求、又实现了载荷的小型化。
由于探测参数的繁芜性，该载荷还设计了多种探测模式，并且可以根据探测需求定义并选择新的探测模式。

火星能量粒子剖析仪

“天问一号”环抱器上的主要载荷火星能量粒子剖析仪是13个火星任务主载荷里首个开机事情的产品，也是全体火星任务中唯一永劫光运行的科学载荷。
该产品由中国航天科技集团有限公司五院510所和中国科学院近代物理研究所联合研制。

丈量的近火星空间的带电粒子分布情形，可以与磁强计、离子和中性粒子剖析仪等环抱器有效载荷，联合剖析火星大气逃逸的缘故原由。

此外，火星能量粒子剖析仪丈量的从地球至火星的带电粒子分布情形，可以供应抗辐射设计所需的参考数据，从而保护航天器、以及未来探索火星的宇航员的安全。

着陆巡视器上的有效光电载荷

火星车上配置6台有效载荷，包括多光谱相机、导航地形相机、火星表面身分探测仪、火星车次表层探测雷达、火星表面磁场探测仪、火星气候丈量仪。
紧张开展对火星的表面描述、土壤特性、物质身分、水冰、大气电离层、磁场等的科学探测。

多光谱相机

多光谱相机（图片来源：西安光机所）

中科院西安光机所月球与深空探测技能研究室研制的多光谱相机，安装在着陆巡视器的桅杆上，其紧张科学用场为获取着陆区及巡视区多光谱图像，进而进行火星表面物质类型分布的剖析事情。

相机通过滤光轮机构实现8个光谱通道和一个可直视太阳全色谱段通道的调节；通过调焦轮机构进行焦距调度，可实现1.5 m到无穷远范围的清晰成像；增设星上在轨定标功能，提高成像质量和采集数据的可靠性。
滤光轮、调焦轮机构、星上在轨定标这三种新技能都是首次运用于我国深空探测。

火星表面身分探测仪

搭载在火星车头部位置的火星表面身分探测仪，足足重15.7 kg。
中科院上海技物所研究员徐卫明表示，中国火星车采取的表面身分探测技能紧张包括主动激光勾引击穿光谱探测和被动短波红外光谱探测技能。
它们都能对着陆区的火星表面元素、矿物和岩石开展高精度的科学探测，对研究火星的形成、地质的长期演化过程等具有主要的科学意义。

高能、高光束质量脉冲激光器是火星表面身分探测仪的关键组件之一，由上海光机所供应定制激光器。
“此前国际上并没有类似激光器的在轨宣布。
”上海光机所研究员候霞说道。
上海光机所历时3年刻苦攻关，研制出低温敏、高光束质量全固态脉冲激光器。
该激光器是国际上输出能量最高、事情温度最宽的火星探测激光器。
经各项测试，激光器的技能指标知足火星岩石身分探测需求。

显微相机也是火星表面身分探测仪的关键组件之一。
火星表面身分探测仪在着陆火星后，白天事情，紧张用于剖析火星表面物质的化学元素和火星表面紧张矿物。
西安光机所承担显微相机焦平面组件电路和显微相机成像掌握研制事情，从元器件选型、电路板材料、焊接工艺、设计方案容错能力4个方面动手进行攻关，办理了火星显微相机焦平面组件低温-130℃存储和-80℃事情的重大难题。

火星车次表层探测雷达

火星车次表层探测雷达是一种基于火星车平台的高分辨率火星次表层地质构造探测雷达，是实现火星探测工程科学探测任务的主要载荷之一，由雷达电子学单元、低频通道发射天线、低频通道吸收天线、高频通道发射天线、高频通道吸收天线、电缆组件六部分组成。

火星车次表层探测雷达（图片来源：文申报请示）

该雷达包含低频通道和高频通道两个通道。
低频通道用于巡视区深层的火星次表层构造探测，高频通道用于巡视区浅层火星表面土壤、冰层构造的高分辨率全极化探测。

火星表面磁场探测仪

火星表面磁场探测仪作为着陆巡视器的有效载荷。
它包括位于桅杆上的磁传感器和位于载荷掌握器中的电子学单元，由中国科学院地质与地球物理研究所研制。

火星表面磁场探测仪（图片来源：文申报请示）

它将探测着陆区火星磁场，确定火星磁场指数；与HX环抱器磁强计合营，探测火星空间变革磁场，反演HX电离层发电机电流，研究HX电离层电导率等特性，完成对巡视区磁场的连续高精度矢量丈量；考试测验利用天然磁场跃变，探测HX内部局部布局。

此外，还有避障相机，安装于火星车着陆器上，其成像视场角很大，可视间隔短，适用于火星车自主局部避障方案。
西安光机所研制的避障相机光学组件可帮助火星车实现安全行驶，具有轻小型化、可耐受温度交变的恶劣环境、排气防尘等特点。
地形相机与火星气候丈量仪也是着陆巡视器上的有效载荷，

避障相机（图片来源：西安光机所）

这次“天问一号“搭载了多项国产黑科技，除上述仪器外，还有由上海有机所研制和生产的有机热控涂层，确保仪器设备表面温度处于正常事情状态；中国科学院上海硅酸盐研究所也承担了耐高温多层隔热材料、导电型低吸辐比柔性薄膜二次表面镜、防静电低吸辐比柔性薄膜二次表面镜等关键材料的研制事情，并为火星用关键材料开展了空间环境适应性（真空—紫外辐照）考察试验，确保了关键材料在型号上的可靠运用。

除以上“神器”外，甚长基线干涉丈量技能（VLBI）在这次项目中也起着至关主要的浸染。
对付中国航天来说，VLBI测轨分系统是主要的“导航装备”之一，它使我国航天测控网从传统测距测速技能拓展为测距测速+VLBI高精度测角系统，大幅提高探测器测定轨测定位能力，对我国的月球和深空探测产生深远影响。

附环抱器和火星车上有效载荷配置与技能指标

表1 环抱器有效载荷配置和技能指标

表2 火星车有效载荷配置和技能指标

参考来源：

1.长光所研制高分相机随“天问一号”成功发射，长春光机所官网：http://www.ciomp.ac.cn/xwdt/yw/202007/t20200723_5643042.html

2.我国首次火星探测任务发射成功迈出深空探测崭新一步，西安光机所官网：http://opt.cas.cn/gb2019/xwzx/tpxw/202007/t20200723_5643001.html

3.【中国科学报】晒晒“天问一号”的中科院元素http://www.cas.cn/cm/202007/t20200729_4754561.shtml?from=timeline

4. 我校研制的火星磁强计随“天问一号”成功发射，中国科技大学官网：http://news.ustc.edu.cn/2020/0723/c15884a439627/page.htm

5. 情系玉兔逐梦火星中科院上海技物所科研人春节不安歇https://www.sohu.com/a/294261282_120083999

6. “天问一号”火星探测器发射升空上海技物所承研两项载荷将对火星表面元素与矿物成分开展科学探测，中科院上海技物所官网：http://www.sitp.ac.cn/xwzx/kydt/202007/t20200723_5643684.html

7. “天问一号”成功发射，长春光机所、西安光机所等展示科研实力https://baijiahao.baidu.com/s?id=1673005673521413881&wfr=spider&for=pc