科技大咖联手研制 “兰州造”启“探火”之旅

原标题：看！火星能量粒子分析仪的“探火”之旅

火星能量粒子分析仪

探测火星不仅是工程任务的突破，更是行星科学领域的突破。除了常规的通信、能源（太阳能帆板）、支撑结构、动力系统等部分外，天问一号整体上携带了13种科学载荷，其中7个在火星上空的环绕器上，分别是中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、火星矿物光谱探测仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪。6台分布在火星车上，分别是多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪、地形相机。它们将完成五大使命。其中，由中国航天科技集团有限公司五院510所（简称510所）和中国科学院近代物理研究所联合研制的火星能量粒子分析仪，主要用于测量火星及地火转移轨道的空间辐射环境，研究电子、质子、重离子(Z≦26)的能谱、元素种类、通量等信息及变化规律，为前述这些问题提供着重要的基础数据。

火星能量粒子分析仪的“奔火”历程

据悉，天问一号探测器自2020年7月23日发射以来，各系统工作正常。7月24日，作为火星环绕器主载荷之一的火星能量粒子分析仪，在天问一号探测器的13个科学载荷中最先开机，它也是在“奔火”期间唯一长时间开机的科学载荷；7月27日，回传第一份科学数据，证明火星能量粒子分析仪既能测得准，还能传回数据，打通了测、传、收的全链路；12月上旬，火星能量粒子分析仪测到了两次太阳粒子风暴事件，至12月24日，顺利完成地火转移轨道能量粒子的探测任务。

2021年2月10日，天问一号探测器进入环火轨道，开展科学探测工作，获取了大量科学数据。3月21日至22日、4月9日至10日，火星能量粒子分析仪重新开机，在火星停泊段分别工作32小时46分钟、21小时6分钟，完成了对火星粒子环境的多维度科学探测。接下来，火星能量粒子分析仪将陪伴着天问一号环绕器留在科学探测轨道，持续完成一个火星年（也即地球上687天）的粒子观测任务。

最后接任务，最先交付的奇迹

510所党委书记王润福回忆，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，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。

接到任务后，510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。双方团队现场办公，对照相关标准，开展物理仿真和关键技术攻关。通过合作取长补短，历经方案设计、原理样机、电性件、鉴定件、正样件等多个研制阶段，一步步攻克了研制过程中的各项技术难关，实现了国内首个高度集成的空间环境复合探测方案设计，完成了高灵敏度、大动态范围的读出电子学系统，成功实现了在轨粒子鉴别软件算法，并利用加速器对火星能量粒子分析仪开展了各项标定及验证实验。结果显示，其主要性能指标达到国际先进水平。同时，还攻克了探测器架构设计、高精度低噪电源等多项技术难点。短时间内，完成了工程应用的新产品。

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。对于一个全新的科学载荷，仅用两年半时间即完成了从方案设计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！

国旗、火星车“防护服”及其他

在此次火星探测任务中，还有510所承担的众多其他产品也在为天问一号探测器的“探火”之旅助力。

天问一号探测器携带了510所研制的两面国旗着陆火星，分别是贴装于火星车表面的器表国旗和位于着陆平台的国旗装置（后续简称国旗装置），在火星上打上了中国标志。

510所研制的太阳能集热器光学组件和吸热涂层，是太阳能集热器的重要材料，相当于为火星车穿上了“防护服”。其光学组件在航天器上首次采用了透明薄膜材料作为空间窗膜材料。

要确保巡视器在火星表面能够正常行走、爬坡、翻越障碍等功能，由空间活动零部件作为驱动机构的关键部件起到至关重要的作用。火星探测项目中510所承研的活动件产品有1200余件，为各种机构产品提供了长时间在轨工作能力。

如果将天问一号火星探测器比作一辆高速前进、飞向火星的“马车”，那么510所研制的着陆缓冲机构展开到位信号装置就是这架“马车”忠诚的“马车夫”。该装置已在神舟、嫦娥等任务中成功应用，此次为着陆器的“软着陆”发挥了重要的作用。

而510所研制的二次电源产品承担着火星能量粒子分析仪和火星巡视器次表层探测雷达的供配电工作。它是510所目前功率密度比和体积最小的二次电源配电箱，身材小、能量大，是火星环绕器进行火星全球性和综合性探测任务主要能源设备。

兰州日报社全媒体记者 何燕/文 510所供图（兰州晚报）