5月15日，天問一號(hào)探測(cè)器成功著陸火星烏托邦平原。任務(wù)中，中國(guó)航天科工二院25所自主研發(fā)的相控陣敏感器起到“千里眼”的關(guān)鍵作用，這是國(guó)內(nèi)首次將相控陣體制雷達(dá)應(yīng)用于地外天體著陸測(cè)量，被稱為火星著陸末段“生死九分鐘”的保命手段。

據(jù)相控陣敏感器總工程師孫武介紹，相控陣敏感器安裝在天問一號(hào)著陸巡視器進(jìn)入艙著陸平臺(tái)的下方，作用范圍達(dá)十幾公里，可謂火星探測(cè)器的太空“千里眼”，和其他不同原理的測(cè)量敏感器密切配合，“接力”引導(dǎo)探測(cè)器平安落地。

“相控陣敏感器在天問一號(hào)進(jìn)入火星大氣后，距火星表面約7公里高度時(shí)開始工作，持續(xù)提供相對(duì)于火星表面多個(gè)方向的距離、速度數(shù)據(jù)，用于探測(cè)器的減速、懸停和軟著陸控制，直至著陸巡視器降落至火星表面約5米處。”孫武說。

天問一號(hào)探測(cè)器從約125公里處高空進(jìn)入火星大氣，時(shí)速高達(dá)每秒5.9公里，要在短短9分鐘的時(shí)間內(nèi)，讓探測(cè)器的速度降至零，是火星探測(cè)任務(wù)中技術(shù)難度最大、失敗概率最高的關(guān)鍵時(shí)刻。

孫武告訴記者，與此前的載人航天工程任務(wù)不同，火星和地球之間距離漫長(zhǎng)，通信存在較長(zhǎng)時(shí)延，在地球上無(wú)法控制著陸過程，必須讓天問一號(hào)著陸巡視器自主完成這“生死九分鐘”的旅程，對(duì)敏感器的要求極為苛刻。

據(jù)他介紹，相比于國(guó)內(nèi)外已有的著陸測(cè)量雷達(dá)，相控陣體制的雷達(dá)天線由多個(gè)輻射單元組成，就像生物學(xué)中蜻蜓的“復(fù)眼”，具有波束掃描快、指向靈活、目標(biāo)容量大、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

相控陣敏感器主任設(shè)計(jì)師劉佳透露，天問一號(hào)著陸巡視器在下降過程中，會(huì)經(jīng)歷多種工作環(huán)境。與之前落月任務(wù)相比，由于火星重力比月球大，著陸下降加速度會(huì)更快，需要利用火星大氣進(jìn)行降落傘減速。在高速下落過程中打開降落傘，探測(cè)器會(huì)因減速?zèng)_擊發(fā)生劇烈擺動(dòng)，是影響著陸成敗的關(guān)鍵時(shí)刻。

“這一瞬間，在相控陣敏感器的測(cè)量方向上，距離會(huì)有很大的變化，同時(shí)部分測(cè)量信號(hào)會(huì)打到地平線以上，出現(xiàn)檢測(cè)不到目標(biāo)的情況?！眲⒓颜f，“對(duì)相控陣敏感器來說，就像在快速蕩秋千，眼睛要看清地面一頁(yè)紙上寫的字?！?/p>

火星上時(shí)常會(huì)發(fā)生劇烈的塵暴天氣，在天問一號(hào)著陸巡視器靠近火星表面時(shí)，其發(fā)動(dòng)機(jī)噴射也會(huì)激起地面的粉塵和沙礫，對(duì)探測(cè)傳感器造成影響。

孫武說，相控陣敏感器在信號(hào)頻段選擇上做了充分的對(duì)比和論證，采用多種算法進(jìn)行了綜合優(yōu)化，并在沙漠戈壁通過直升機(jī)氣流模擬試驗(yàn)了在沙塵暴天氣中的工作狀態(tài)，確保測(cè)量的可靠性。

相控陣敏感器設(shè)計(jì)師賈學(xué)振說，相控陣敏感器采用了瓦片式收發(fā)模塊高密度集成，“相當(dāng)于用1套設(shè)備完成9套傳統(tǒng)設(shè)備的功能”。這意味著，探測(cè)器可以攜帶更多科學(xué)載荷和燃料，完成更多的探測(cè)任務(wù)。

相控陣敏感器是90后設(shè)計(jì)師陳梟煜工作以來參加的第一個(gè)項(xiàng)目，臨近執(zhí)行任務(wù)的那段日子，他忙碌又興奮。

“我們采用了全新的相控陣體制，每項(xiàng)試驗(yàn)它都表現(xiàn)得非常出色，如今又在著陸任務(wù)中表現(xiàn)給力，讓人欣慰！”陳梟煜說。

在研制初期，相控陣敏感器團(tuán)隊(duì)就瞄準(zhǔn)國(guó)際領(lǐng)先的目標(biāo)，制定距離和速度的測(cè)量精度要求。這是一次新體制在新環(huán)境下的新應(yīng)用，孫武帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)“從零”開始技術(shù)攻堅(jiān)。

2016年項(xiàng)目成立，相控陣敏感器團(tuán)隊(duì)當(dāng)即組建了總體、調(diào)度、組合、工藝、結(jié)構(gòu)、可靠性、物資、質(zhì)量等突擊分隊(duì)，聚焦關(guān)鍵技術(shù)突破，協(xié)同集智攻關(guān)，從縱向和橫向覆蓋產(chǎn)品的各個(gè)研制環(huán)節(jié)，通過了直升機(jī)掛飛試驗(yàn)、外場(chǎng)揚(yáng)塵試驗(yàn)、懸停點(diǎn)火試驗(yàn)等10余項(xiàng)試驗(yàn)的驗(yàn)證。

相控陣敏感器研制團(tuán)隊(duì)平均年齡35歲，這支年輕團(tuán)隊(duì)在短短幾年的時(shí)間內(nèi)打造出了高科技、硬質(zhì)量的“航天精品”，相比于國(guó)外同類產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了體積更小、重量更輕、功能更全、精度更高的既定目標(biāo)。

“科技創(chuàng)新這條路，一定會(huì)有坎坷，但必須要堅(jiān)持走。”孫武說。邱晨輝

免責(zé)聲明：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自其它媒體的文章，目的在于弘揚(yáng)科技創(chuàng)新精神，傳遞更多科技創(chuàng)新信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，在此我們謹(jǐn)向原作者和原媒體致以崇高敬意。如果您認(rèn)為本站文章侵犯了您的版權(quán)，請(qǐng)與我們聯(lián)系，我們將第一時(shí)間刪除。