火星，我們來了！北京時間7月23日12時41分，我國首個火星探測器“天問一號”發(fā)射升空！

我國首次火星探測任務目標是通過一次發(fā)射，實現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視探測，獲取火星探測科學數(shù)據(jù)，邁出我國行星探測的第一步。

中科院上海技術物理研究所負責研制火星表面成分探測儀和火星礦物光譜分析儀，是唯一承擔兩個有效載荷研制的單位。

火星表面成分探測儀鑒定件調試（從左到右：舒嶸、金焱飛、徐衛(wèi)明）

　　對火星表面成分探測，300毫秒可完成一次

火星表面成分探測儀，是火星車上的主要有效載荷之一，將對著陸區(qū)的火星表面元素、礦物和巖石開展高精度的科學探測，這對研究火星的形成、地質的長期演變過程等具有重要的科學意義。

“每種元素在受熱發(fā)光時都會發(fā)出像指紋一樣獨一無二的光譜?；鹦潜砻娉煞痔綔y儀瞄準要分析的火星礦物或巖石，會發(fā)出瞬時功率達到百萬瓦的強激光脈沖，并聚集在0.2-0.5毫米的光點內。激光誘導可以產(chǎn)生很高的溫度，光點處的礦物或巖石會瞬間被加熱為等離子氣體，探測儀通過對氣體的光譜進行分析，從而得到元素的種類和含量?！鄙虾＜嘉锼芯繂T徐衛(wèi)明告訴解放日報·上觀新聞記者，這種探測300毫秒可完成一次。

何志平介紹火星礦物光譜分析儀

　　“這相當于去看彩虹，可以看到576個不同顏色”

火星礦物光譜分析儀，是通過獲取火星表面可見光至中波紅外寬譜段的光譜成像數(shù)據(jù)，為礦物資源分布和火星地質環(huán)境的探測提供科學數(shù)據(jù)。從可見光至中波紅外，也就是從400納米到3400納米，其涵蓋的譜段之寬，達到國際先進水平。

它有著不一般的“火眼金睛”，光譜分辨率約4納米?！斑@相當于我們去看彩虹，可以看到576個不同顏色。光譜分得越細，越能分析出是什么物質。”上海技物所研究員何志平介紹。

火星礦物光譜分析儀采用推帚式成像。相比普通相機一次只看一個譜段的信息，推帚式成像可以同時看到576個譜段，然后就像掃帚一樣隨衛(wèi)星運動向前掃動，得到不同位置目標的幾何形狀信息。

儀器本身也會產(chǎn)生噪聲信號，因此需要屏蔽儀器信號，把紅外背景的干擾做到最??；手表轉了一天可能會快5秒，需要校準。火星上要得到一個真實的測量值，同樣需要定標?！肮庾V分析儀就像是一把尺子，定標相當于在上面測刻度。”上海技物所副研究員徐睿告訴解放日報·上觀新聞記者，為了把火星礦物的紅外信號測得更準，研究人員突破了紅外背景抑制、組合定標等關鍵技術。

從火星探測到的數(shù)據(jù)量很大，既有圖像又有光譜，如何實時傳送到地球？科研人員采取多元實時動態(tài)融合技術，當需要光譜信息時，就把空間信息合并；想要研究火星復雜地形時，就減少光譜信息，保留空間信息。

　　“第一次見面時，美方覺得我們不一定能做得出”

“抗低溫和輕量化，是我們在研制這兩個載荷時面臨的最大挑戰(zhàn)?！鄙虾＜嘉锼彼L、研究員舒嶸告訴解放日報·上觀新聞記者。

一到夜晚，大氣稀薄的火星表面會降到零下130度。火星車白天可以收集太陽能，保證自己在夜晚不被凍壞。如何讓這些精密的載荷設備也能熬過低溫成為了一大難點。科研人員除了選用先進材料強其“筋骨”，還為其穿上了輕薄的“保暖外套”?！熬退懔阆?30度也能扛過去，設計壽命達3個月。”舒嶸說。

原本一臺普通的光譜分析儀至少上百千克，但執(zhí)行火星探測任務需要體積小質量輕，經(jīng)過科研人員的高度集成，火星礦物光譜分析儀最終控制在了7千克左右。

“深空探測需要走向國際合作。這次火星探測，我們與法國建立了雙向的數(shù)據(jù)開放合作。”舒嶸介紹，美國2011年發(fā)射的“好奇號”火星探測器上有一臺化學相機，安裝了一個標準樣本。通過法方的牽線搭橋，同樣規(guī)格的標準樣本這次也分別安裝在了美國“毅力號”火星車和我國“天問一號”火星車上?！暗谝淮我娒鏁r，我們剛完成初樣階段的電性能件，美方覺得我們不一定能做得出滿足性能的火星表面成分探測儀。最后，我們不僅做成了，就連關鍵的分光器件也都是自己做的?！?/p>

火星表面成分探測儀和火星礦物光譜分析儀的研制歷時3年多，上海技物所團隊成員加班加點，放棄了所有的假期。許多家在外地的科研人員本來盼著鼠年春節(jié)回家團聚，但疫情突來，怕影響后期工作，大家主動放棄了回家。為了準備發(fā)射，一些科研人員已在海南文昌的發(fā)射場待了4個月之久。（ 作者：黃海華）