嫦五奔月“挖土” 带了不少“兰州造”！

原标题：此次地外天体采样返回之旅带了不少“兰州造”

此次在嫦娥五号上，搭载了中国航天科技集团有限公司第五研究院第510研究所(以下简称510所)的“产品大家族”，共有产品27台/套，活动件润滑机构1920件，高透明导电聚酰亚胺镀铝二次表面镜60平方米。

其中，以510所独立设计研制的嫦娥五号核心装置——月球样品密封封装子系统以及返回地球之后的月球样品解封分装操作台为代表，同时还有月尘带电及着陆器无损探伤测量仪，以及曾在其他型号任务中使用且进行了优化提升的国际救援示位标、贮箱、电源等产品。

这些“家族成员”将在嫦娥五号任务中各司其职，为探月新征程保驾护航。尤其是月球样品密封封装子系统直接决定着本次探测任务的成败。

（兰州日报）

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510所嫦娥五号研制团队部分研制人员

国家探月工程中心专家、嫦娥五号飞控专家组专家、510所探月工程技术总负责人王先荣研究员 何燕 摄

着陆器无损探伤测量仪

国际救援示位标

月球样品自动封装装置

月尘带电测量仪

月尘带电测量仪研制现场

探月工程，是继人造地球卫星、载人航天飞行取得成功之后祖国航天事业发展的又一座里程碑，开启了中国人走向深空探索宇宙奥秘的时代。11月24日凌晨4时30分，嫦娥五号探测器搭乘“胖五”长征五号遥五运载火箭，在海南文昌卫星发射中心顺利发射升空。嫦娥五号任务是我国首个月面采样返回任务，也是我国探月工程“绕、落、回”三步走战略规划中至关重要的一步，计划实现月面自动采样返回，助力深化月球成因和演化历史等科学研究，是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一，将为后续月球及深空探测等任务奠定科学和工程基础。如果成功，我国将成为人类历史上第三个获取月球样本的国家，相比最近的前苏联1976年月球24号采样返回任务，时隔44年。

“嫦五”落月之后采样封装并在其后成功返回地球这一核心任务的成败，与地处祖国西部兰州的中国航天科技集团有限公司五院510研究所（即510所）密不可分。“由510所特种设计研制的月球样品钻取和表取设备，将在着陆后对月球表面及其下部的深层结构物质进行取样，取样后严密封装进510所特殊设计的一个封装容器，然后返回地面。”国家探月工程中心专家、嫦娥五号飞控专家组专家、510所探月工程技术总负责人王先荣研究员，向记者揭秘了由510所独立设计研制的“嫦五”核心装置——月球样品密封封装子系统、返回地球之后的月球样品解封分装操作台为代表的510所“嫦五”家族。除“嫦五”核心装置外，“嫦五”还搭载了由510所研制的月尘带电及着陆器无损探伤测量仪两部科学与工程载荷，以及曾在其他型号任务中使用且进行了优化提升的国际救援示位标、贮箱、电源等其他产品，总计27台/套；另有60平方米高透明导电聚酰亚胺镀铝二次表面镜，以及活动件润滑机构1920件等。

1 “回”不是“空手回”，要带月球物质“回家”

2004年，我国探月工程立项实施。嫦娥一号至嫦娥四号任务，已圆满完成我国探月工程“绕、落、回”三步走战略规划的前两步。

“探月三期‘回’以嫦娥五号作为重要且唯一的表征，它不仅要在探月一期、二期的基础上落回到月球表面进行科学和深空的探测，它的核心特征、也是与探月一期、二期任务的最大区别，所谓‘回’不是‘空手而回’，而是要带着月球的物质回来。”王先荣儒雅从容，提及迄今为止，国外只有美国和前苏联实现了月球样品的采样返回，美国是在载人条件下进行的，而“我国嫦娥五号任务的难点和技术突破，在于完全依靠独立创新设计的装备在月表进行月球样品采集、封装，并由月面发射到月球轨道，再由月球轨道返回地月轨道、地球轨道，并最终回到地球。”“嫦五”任务包含运载发射、地月转移、近月制动、环月飞行、月面下降、月面采样、月面上升、交会对接、环月等待、月地转移、轨道分离、再入回收等12个部分。它有望实现我国航天史上的四个“首次”，首次在月球表面自动采样、首次从月面起飞、首次在月球轨道进行无人交会对接、首次带月球物质以接近第二宇宙速度返回地球。510所承担的恰是最为核心、艰巨的“首次在月球表面自动采样”任务，与其他三大“首次”任务密切相关。

王先荣告诉记者，嫦娥五号是一个庞大的空间结构体系，由探测器、上升器、轨道器和返回器“四器”组成。探测器着陆于月球表面，在月表实施空间、深空、月表探测，以及其他科学载荷的探测，同时还将实施核心的月表取样任务。之后，将封装完毕的月样置入上升器，然后通过独立设计的发射装置，将上升器再次发射，推到月球轨道上，择机与在月球轨道上等待的轨道器及与之捆绑的返回器交会对接。其后，上升器内取到的样品及封装装置会被反推入返回器。最终只有返回器返回地球，实现月球取样返回。

“想象一下，如此庞大的‘四器’构成的飞行器，一定是一个庞大的质量体系。要将其发射到38万公里之外的地外天体月球，一定得是推力充分的火箭，这是嫦娥五号任务的第一大难点。”王先荣接连讲到“嫦五”任务的9大难点。除火箭推力问题，其二，是中途多次轨道修正。其三，要在月球南纬45度左右，找到一个合适的落月位置。其四，“钻取和表取装置能不能在月球开展有效的工作？”王先荣说，迄今人类对月球的了解仍非常有限，到底表面是月尘还是还有其他什么，钻取的时候能不能钻得动，碰到的是岩石还是极其坚硬的别的物质……都是未知数。其五，封装装置怎么能够保证不改变月样的物理性质和化学性质，在保持它原有的物性的情况下，把它严丝合缝地封装起来。其六，月面的再发射尚属首次。其七，月球轨道上的交会对接也是第一次。其八，再度进入月地轨道。再入大气层。其九，回收。”这些技术难点的解决，彰显了我们国家技术的先进性。”

2 月球样品密封封装子系统国际领先，亦将应用于未来小行星、火星和其他深空探测任务

“月球引力只有地球的1/6，在这种环境下，着陆器如何钻孔、铲挖，能不能顺利把样品封装进上升器，以前没做过。”王先荣说。

由510所独立研制的“嫦娥五号月球样品密封封装子系统”由探测器带上月表，将对采集到的月壤和月岩进行自动封装，保证月球样品在返回地面的过程中不受污染，维持样品的原始状态，充分保留其科研价值。“这次月球取样包括钻取和表取样品将达2公斤。我们的装置成功了，嫦娥五号任务就成功了；我们的装置失败了，嫦娥五号任务就失败了。所以我们510所嫦娥团队在过去的7年中承担着重要的责任，同时也承受了巨大的压力。”

由于采样是在无人条件下通过设备自主动作完成的，难度巨大，需要攻克的关键技术更多。首先要实现月表环境下的盖体自动开合升降，由于对装置重量和尺寸的严格限制，盖体的上升、旋转和下降等开关盖动作只能使用一套电机组件驱动，运动机构复杂。为保证机构的可靠性，研制团队在多年的研制过程中反复进行各种工况下的开合试验，模拟装置倾斜状态下的极限拉偏试验，将装置在月面可能出现的所有工况都进行了试验。在能够保证正常开关盖的同时，要实现月面极高、低温和月尘环境干扰下的高真空密封，研制团队通过不断的摸索，最终确定了橡胶圈密封和金属挤压密封相结合的冗余密封技术，在反复试验、设计更改、再试验的过程中确立了最优的密封结构，结合火工锁紧机构实现了盖体密封和锁定。保证装置在发射上升入轨后随返回器重返地球的过程中经历严苛的振动和冲击等力学环境后仍能实现有效密封，保证月球样品的成分不发生物理与化学变化并维持月表原态。

510所依托深厚的科学研究与工程研制基础，在国内首次研制了基于金属挤压密封原理的月球样品密封装置。产品突破了“极高真空样品密封技术”、“月表真空、带电月尘、高低温综合环境地面验证”等关键核心技术，使得装置性能指标达到国际先进水平。在未来我国深空探测工程中，此次设计的月球样品密封装置还可用于后续探测工程样品采集返回，如月球极区水冰采样返回任务、小行星采样返回任务、火星采样返回任务等。

3 月球样品解封分装操作台已交付国家天文台

“月球样品采集成功来到地球后，如何在地面环境下打开在10的负11次方Pa那样一个极高真空环境下封装起来的封装装置，并将月球样品转移到可进行人工操作的舱内？”王先荣说，这就要用到510所研制的“嫦娥五号月球样品解封分装操作台”。该装置已交付国家天文台，是我国探月三期月球样品地面应用系统的核心装置，能够在真空环境下对返回地面后的月球采样封装装置进行解封及收集月球样品释放的稀有气体，并在高纯氮气环境下对月球样品进行收集、登记、切割、描述等处理，最大限度保证月球样品尽可能少受地球外部环境的影响，避免月球样品氧化和污染，满足深空探测任务中地外天体样品密封容器解封、处理和保存等需求。

该产品创新性地提出了分舱段进行月球样品解封及处理的方案，解决了样品密封装置解封时内外压差过大及真空环境下无法操作处理样品的难题，实现了真空环境下月球样品密封封装装置的解封及高纯氮气环境下月球样品的操作和处理。针对微量月球样品释放稀有气体难以采集的技术难点，设计了气体采集装置，实现了月球样品释放稀有气体采集及成分分析，解决了月球样品释放气体采集的难题。设计了自动解封机构，通过一套机构实现旋转解除样品密封、直线提升打通月球样品初级封装容器等多个动作，具有自动定位、自动解封的创新功能。

4 月尘带电测量仪将实现人类首次对月尘带电的直接测量

“两项核心装置而外，嫦娥五号探测器上还搭载了510所两个新的科学载荷——嫦娥五号月尘带电测量仪和嫦娥五号着陆器无损探伤测量仪。”王先荣说。

距离地球38万公里的月球上存在着尘土，叫做月尘，这些尘土可能在微流星和人类活动的情况下被激起而四散飞扬。510所为嫦娥三号研制的月尘测量仪采用了高灵敏和大量程传感器组合式的探测方法，可以测量着陆过程和自然状态下月尘累积质量。而在嫦娥五号项目中，为了进一步了解月尘的特性，设计研制了测量悬浮月尘带电的科学载荷装置。

月尘是月面环境中最重要的空间存在与环境因素，它的悬浮和输运会对航天器探测载荷以及宇航员健康造成直接影响与危害，密切关系着航天探测科学目标的实现乃至整个探测任务的成败，而月尘带电被认为是使其悬浮和输运的重要因素。

月尘带电测量仪由两套相同的测量探头组成，月尘带电测量探头是嫦娥五号着陆器工程参数测量分系统的一部分，它能够对月球表面由自然环境影响引起的月尘带电特性进行测量。每套探头又分别由一组阻滞栅网（阻滞势分析仪）和一台微质量天平（粘性石英晶体微量天平）组成。阻滞栅网像扇门，在一定时候，只有满足一定条件的“月尘”才可以通过，这个条件就和月尘的带电量有关（荷质比）。栅网下方是一个由粘性薄膜和石英晶片组成的微质量天平，它相当于月尘颗粒的“体重秤”，这是目前最灵敏的“秤”，甚至可以测到纳克级的质量。当通过栅网的月尘颗粒被粘性膜“粘住”后，这些颗粒的质量就被称量出来了。于是，通过设置不同的“门槛”，不同带电量的月尘就被测量出来了。月尘带电测量探头获取的月尘相关特性数据可为后续载人登月的月尘防护和清除提供设计依据，具有重要的工程应用价值。

510所月尘带电测量仪将被安装在嫦娥五号着陆器的顶部，这将是自美国阿波罗计划以来，人类第一次对月球表面的尘埃带电进行直接测量。

5 着陆器无损探伤测量仪为着陆器“验伤”

嫦娥五号着陆器无损探伤测量仪是在着陆器着陆时，用来检测与力学支撑结构连接处受冲击产生的损伤状况的仪器设备。该设备可以为地面环境试验提供在轨数据，并为后续月球登陆提供设计优化支持。

在航天这种对产品可靠性要求极高的特殊领域，无损检测与评价技术水平在一定程度上反映了国家航天器的技术发展水平。目前国际上公认的适合空间应用的无损检测方法主要包括电涡流无损检测方法、电磁超声无损检测方法和目视法三种方法，其中电涡流无损检测技术发展最为成熟。510所嫦娥五号着陆器无损探伤测量仪采用的是脉冲电涡流无损检测技术，根据任务目标，探头的工作实际上分为在轨测量和地面数据处理应用两个阶段。在轨测量主要是着陆过程中着陆器受着陆冲击损伤状况的测量。地面数据处理主要是对在轨测量数据进行反演，利用地面标定实验结果对测量数据进行定量或定性分析，获得着陆器支撑结构连接部位受冲击损伤状况，为地面环模试验提供验证，并为后续深空探测着陆设计改进提供技术支持。

此外，510所着陆器无损探伤测量仪还采用了先进的TMR无损检测技术，该项技术是国际无损检测技术的重要发展方向。由于我国对高性能TMR传感器的研究起步晚，尤其是空间应用尚未开展，为此，510所研制了基于TMR的弱磁场传感器，满足无损检测之用。其中，采用TMR进行无损检测中线圈与TMR的集成技术、TMR无损检测仪的标定技术等在国内均属首次，因此，研制具有空间环境适应能力的高性能TMR传感器技术是无损检测技术中的关键技术之一，也是本项目的创新点。

6 510所为“嫦五”提供的其他产品

王先荣透露，嫦娥五号探测器将于11月30日左右着陆月表采样，12月中下旬返回地面。在整个“嫦五”任务中，还将用到510所研制的嫦娥五号着陆缓冲机构信号装置，钻取样品截取和剪切装置，喷气组件（喷气转移装置作为密封封装装置的备份转移手段，是一种冗余设计，在主份样品转移方案失效的情况下，将上升器储气瓶中的剩余气体通过喷气组件的3个喷管喷出，产生的超音速气体射流撞击在密封封装装置的底板，在高真空环境下产生一定的推力，进而将密封封装装置从上升器的初始位置推送一段距离到返回器的样品容器舱内，完成密封封装装置的转移），采样视觉标识，国际救援示位标，润滑活动件，水升华器贮箱和电源产品等。

嫦娥五号的使命是实现月球区域软着陆及月面采样返回，是中国首个实施无人状态下月面采样返回的航天器，是探月工程中最关键的探测器，也是中国探月工程第三阶段的收官之战。在此次任务中，510所继续发挥自身技术优势，通过多年创新攻关，以多样产品组成“探月家族”向月球进发，用拼搏进取的创新精神助力中国探月工程，为建设航天强国再谱新篇！

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离子电推进装配试验

“本次嫦娥五号发射是中国探月工程第六次任务，计划实现月面自动采样返回，助力深化月球成因和演化历史等科学研究，是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一。510所的科研人员从2009年开始预研，2013年项目正式立项到2020年11月24日发射成功，期间经历了12年的时间。在这12年中该所科研人员作出了不少重要的工作。早在2014年发射的嫦娥五号实验星上就有不少他们的“心血”。虽然部分产品在此次嫦娥五号奔月“挖矿”任务中没有使用，但是这其中不少产品通过试验星的验证后，为本次任务做出了重要的贡献。”

返回舱单向泄压阀为试验器保驾护航

据了解，2014年发射的嫦娥五号试验星主要由服务舱和返回舱组成。当时的返回舱完全是新研产品，肩负着试验再入返回的关键任务。由于再入阶段热防护需求和返回器结构质量的限制，返回器很难按照密封条件进行设计，须在返回器中需要设置单向泄压阀，一来保证在发射段返回舱内外压差在合理范围内，二来确保在再入返回段确保返回舱能密封防热。因此这个艰巨的任务就交给了510所载人机电研究室，该科室的研究人员在接到任务后，迅速成立研制组，面对严格的技术指标和严苛进度的要求，沉着冷静应对，做出了扎实的设计工作，为圆满完成研制任务打下了坚实的基础。

由于返回舱单向泄压阀在整个飞行任务中全程动态工作，研制难点多。研制团队针对难点，通过艰苦攻关一一攻克了阀门开口与泄压能力、弹性元件设计与泄压能力、流导气道与泄压能力、防强振动式紧密密封技术等综合交叉技术难点，为单向泄压阀任务的研制成功之路扫清了障碍。

嫦娥五号试验星返回舱单向泄压阀在当时是我国首次运用单气道情况下纯弹性元件自主动态控制的泄压机构作为舱体压力控制装置进行飞行试验，为我国航天器舱体压控的研制积累了大量单向性泄压性能试验的原始数据和多种不同方向论证的宝贵设计经验，巩固了510所国内航天器压力控制研究第一流研究机构的地位。

星用电源模块保障实验星正常运转

在嫦娥五号试验星中，510所二次电源事业部具体承担卫星服务平台供配电总体电路分系统、供配电分系统和数传分系统DC-DC模块（直流-直流模块）的研制工作，涉及5种规格16块DC-DC模块。当时研制的DC-DC模块在继承嫦娥一号、二号卫星技术要求的基础上，针对嫦娥五号试验星的任务特点，做出了相应的调整，而且卫星总体要求直接投产正样产品，时间节点紧，要求高。研制团队紧抓关键技术和工艺，不仅使产品完全满足了设计要求，而且取得了多项技术进步。

二次电源作为通用单机产品，研制任务往往是多型号交叉并行，在当时加班加点就成为家常便饭。研制人员把确保国家重大科研任务放在首要位置，严把设计和工艺关，按时完成了研制任务，并且使每一件产品都成了经得起飞行检验的航天精品，也正式通过试验星的验证，从而为后期的工作打下了良好的基础。本次嫦娥五号正式飞赴月球“挖矿”的任务中，510所为嫦娥五号卫星探测器着陆器和上升器功率调节和配电单元提供了3种类型/12个模块的DC-DC模块正样产品，分别为着陆器和上升器PCDU供电。

重力开关保证返回器被快速搜救

我国在飞船返回的落点上一直控制得很好，误差一般不超过几公里。但是万一出了问题，后果就不堪设想。为了万无一失，当年在嫦娥五号试验星上使用了510所研制的重力开关，在紧急情况下，可以告知飞船落地后返回舱在什么地方。

重力开关属于嫦娥五号试验星返回舱测控与通信子系统单机产品。该产品承担着两大主要功能，一是在返回器返回过程中发射回收信标信号；二是在返回器落地后，发射回收信标信号和国际救援信号，用于返回后的快速搜救。

当时，重力开关在探月任务中属于首次应用，其切换策略和敏感轴方向设计的正确性，是关系整个产品功能实现与否的关键，这些需要在地面研制过程中进行充分的试验验证。510所空间微重力测量技术研究室承担此项目后，组建了以主管设计师、电路设计师和结构设计为主体，包括产品保证师、工艺师以及试验人员参与配合的专业研制队伍。

历经两年艰苦攻关，510所空间微重力测量技术研究室的科研人员先后完成了工程样机、初样电性件、初样鉴定件以及正样产品的研制，2013年底正样件顺利交付。

服务舱照明设备创国内多个第一

当年嫦娥五号试验星再入返回过程中，服务器与返回舱需要脱离，该过程在地球阴影区进行，此时摄像机由于没有环境光，地面无法实时观测分离进程，必须在地球阴影区为摄像机配置拍摄分离过程的照明设备。实验星总体单位在任务论证过程中发现该问题后，510所快速反应并积极配合论证，最终争取到服务舱照明设备研制任务。

研制组成员为了高效高质地完成攻关任务，主动放弃节假日休息，加班加点。主管设计师杨军在产品外协测试试验期间，频繁出差，有时1个多月都不在家，家中刚满周岁的孩子见他出差回来，经常半天也认不出来自己的爸爸，要经过妈妈和其他人的提醒和引导才敢小心地尝试和面前这位有点陌生的人接触，而类似的情节在产品研制过程中还有很多。

嫦娥五号飞行试验器服务舱照明设备的研制在当时是我国深空探测飞行试验首次采用大功率固态照明系统作为光源支持，首次采用金属CPC光学系统进行飞行试验，为该所之后在轨长寿命、高可靠的固态照明设备研制积累了宝贵的经验，也将510所的照明设备研制水平提高到新的层次。

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研制团队现场照片

图片由510所提供

航天科技是一门高精尖的学科，每一个航天器的成功发射和运行都凝结了无数科研人员的心血，这其中的辛苦更是不为人知，记者在这里给大家讲几个小故事，让读者一探究竟。

科研人员最怕接到北京来的电话

2011年我国航天界最大的一件事就是神舟八号与天宫一号的两次成功对接，使我国成为了全世界第三个拥有此项技术的国家，510所在此次任务中也做出了重要的贡献。而记者当年也是首次采访到该所的一线科研工作者，了解到了他们工作中点点滴滴。

时任510所载人航天机械与电子技术研究室工程师马动涛是一名35岁的主管设计师，他主要负责的是飞行器的编码设备。由于以前的神舟系列飞船没有该项设备，国外飞船上也没有。马动涛作为该设备研制工作的主要负责人，为此查阅了大量资料，他依据分系统功能需求，2005年时提出了载人飞船编码指令设备概念，作为该套设备主管设计师，承担了从概念设计到正样交付的全部过程。

编码设备这是飞船新增设备，除了实现了人机交互功能之外，还与飞船其它重要分系统有互联接口，对可靠性要求高。为保证设备可靠性和安全性，马动涛进行了大量的设计优化工作，并对设计工作进行了大量的实验验证工作。

“研制编码设备的时候我的孩子刚刚出生，但是我天天都在实验室，那时候我们的工作时间就是‘724’，就是说一周7天，每天24小时工作。其实心里也是很想小孩的，但是一天没有完成任务一天放不下心。等设备研制成功后我的孩子已经5岁了，错过了他的整个成长过程，对家里也照顾不够，我心里很愧疚。”马动涛当时对记者说。

“其实我们最怕的不是科研难题，而是接到北京来的电话。”马东涛当年接受记者采访时说，“因为接到北京来的电话就说明，我们研制的设备很可能出了问题，我们要立刻赶到北京去对这台设备进行全方位的检测，找到问题解决它，同时，还要检查以前的设备和以后的设备是否会出现此列问题。并要反复做试验来验证，以确保在任何情况下不会再次出现问题。”

在众多人的印象中，科研团队主要以男性为主，尤其是航天科技。但是当时的载人航天机械与电子技术研究室中却有一支专门由6位女性组成的科研小组——软件组。当年接到任务时她们中最大的是年龄35岁，最小的只有24岁。这其中最值得一提的就是她们的组长许珩。

身材娇小，性格开朗是记者当时见到许珩时的第一印象。她的同事告诉记者，别看许珩个头小小的，但是她蕴含着“大能量”。她的工作量不比任何一个男性科研人员小，而且当时她的丈夫作为援疆博士后远在新疆，因此在工作之余许珩还要照顾刚刚5岁的小孩。

由于神舟八号、天宫一号属于载人二期工程，在制作要求和研制特点是都有别于之前的飞船。因此必须在研制中配备热仿真、力学仿真、电路仿真等多种工具软件，在结构设计及力学设计中应用软件建模、有限元分析等计算机仿真方法进行设计校核，并用试验的方法予以验证。这些软件都是由许珩所在的软件组承担。但是当时组内除了她承担过一期工程的软件制作之外，其他的5个人都是新手，而且由她负责编写最大的DSP软件是以前从来做过的，因此她压力很大。经常工作到很晚，躺到床上却睡不着觉，脑子里面全部想的是软件制作。“软件编写其实是很繁琐的工作，而且要配合其他分系统的变动，往往是一个软件刚刚做好，相对应的分系统出现了变化，这个软件就要重做。而且时间有比较紧迫，因此精神经常处于紧张状态。有时候也掉过眼泪，也对领导发过脾气。但是过了就过了，工作还是要好好干，因为我们的东西绝对不能出错。我觉得最对不起的就是我的小孩和父母，因为从神五我就因为工作经常顾不上家里的事情，孩子在3岁以前我基本上都很少见到，全部靠父母照顾。”当年接受采访时许珩说这些话时很轻松，但是在场的人都能感觉到她的辛苦。

无独有偶，许珩最怕的也是接到北京的电话，2011年接受采访时她给记者讲了一件事，那年中秋节的时候她接到了北京航天基地一个同事的短信，许珩当时心里七上八下，担心自己的软件又出了什么问题，结果看了内容之后知道是一条节日祝福短信才放了心。

面对技术难度 始终选择“Hard”模式

2020年7月23日，我国首个火星探测器由长征五号运载火箭在海南文昌航天发射场成功发射，我国首次火星探测任务正式实施，我国深空探测迈出崭新的一步。24日，作为火星环绕器的主载荷之一的火星能量粒子分析仪成功开机，获得了火星粒子环境的第一帧数据，数据格式正确，标志着火星能量粒子分析仪已经正式开始工作，它在火星探测器的13个科学载荷中率先开机，也是在“奔火”期间唯一长时间开机的科学载荷。该产品由510所和中科院近代物理研究所两家单位联合研制，回顾产品研制历程，510所的科研人员付出了不小的努力。

王润福清楚地记得，2016年4月26日，在北京火星探测任务科学有效载荷工程研制启动大会上，最终明确了由510所承担火星能量粒子分析仪的工程研制任务，是两器有效载荷分系统13个科学载荷中最晚明确任务的单位。

任务明确后，510所科研人员倍感上级领导给予的充分信任，同时也感到肩上责任重大，迅速组织建立了项目技术和管理团队，确定了“联合研制、合作共赢、共同攻关、知识共享”的研制思路，该所项目团队先后走访了中国科技大学、北京大学和中科院近代物理所等国内在能量粒子探测领域的优势单位，经过多轮的技术交流与沟通，最终确定了与中科院近代物理研究所联合组成研制团队，这为项目的顺利实施提供了有力保障。

面对同一理想、同一目标，双方团队进行了深入细致的沟通，在510所的协调组织下，双方团队现场办公，共同学习了航天产品设计标准规范及禁限用工艺标准，对照相关标准，开展物理仿真和关键技术攻关，发挥了两家单位的各自优势，通过合作取长补短，在短时间内孵化出了工程应用的新产品，为后续项目持续推进奠定了坚实的基础。

该项目的技术负责人510所王鹢研究员说，火星能量粒子分析仪受限于工程指标的苛刻约束，必须采用单个探测器系统对质子、电子、α粒子和重离子进行复合探测，并进行粒子能量测量和种类鉴别，该方案是国内首次采用的集成探测方案，技术难度和实践风险非常大。

为了完成这项任务，产品主管设计师胡向宇吃住在实验室，带领团队在短时间内解决了物理探测方案设计和大动态范围、高灵敏度的读出电子学电路设计、探测器架构设计、高精度低噪电源、电子学刻度等多项技术难点，为产品研制奠定了坚实的技术基础。

探测器需要保证质子、电子、α粒子等带电粒子有效进入探测器，而又必须阻挡空间环境中的光线进入探测器内部，就必须在探测器的入射口安装一片厚度仅为2微米的金属挡光片。就是这样一片金属箔片安装的常规工作，在火星能量粒子分析仪的研制中确不简单。薄如蝉翼已让众人惊叹，而面对比蝉翼还要薄100倍的金属箔片，让“轻轻拿起”这样简单的操作都变得无法实现。“太薄了，根本没办法操作呀”、“力学试验不会破损吗？”面对这些质疑，并没有吓倒“特别能啃硬骨头”的科研人员，在完全没有前期经验可供借鉴的基础上，510所工艺人员严把材料选择、工艺策划、工艺验证等各环节要求，围绕金属箔片的“夹持”、“裁剪”、“定模”、“固定”等各环节开展了一轮又一轮的研究工作，历时3个月的努力，终于实现了微米级金属箔片无损安装，为如期实现我国首次自主火星探测任务提供了坚实保障。而这只是在研制历程中510所科研人员攻克的众多技术难题之一。

2019年1月30日，火星能量粒子分析仪在北京中科院空间中心通过了正样产品的验收评审会和数据包审查，标志着510所承研的能量粒子分析仪是火星两器有效载荷分系统第一个完成研制交付的载荷单机产品！这对一个全新的科学载荷来讲，仅用两年半时间即完成了方案到正样产品的全流程，创造了“最后一个承接、第一个交付”的奇迹。

每当回忆至此，510所所长助理杨晓林都为这支团队倍感骄傲自豪，他说，现在回想起来，一桩桩、一件件，都是项目团队艰辛付出的故事，更是我们每个成员的心灵财富。经过研制团队为期五年不懈顽强的努力，刻苦攻关，一项又一项技术难点被逐一突破，我们的产品愈加性能优异，稳定可靠。