光速体育app官方登录-这些“上海智慧”助燃“天问一号” 执行“火星任务”

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东方网记者解敏7月23日报道:北京时间7月23日12时41分,中国首次自主火星探测任务“天问一号”在海南文昌发射基地顺利发射升空。来自中科院上海技物所、中科院上海天文台、中科院中科院上海有机化学所、中科院上海光机所的科研人员们为这次火星探测贡献出了“上海智慧”,助力“天问一号”踏上征途。

上海技术物理所的这两项载荷 探究火星矿物里隐藏的秘密


上海技物所:火星表面成分探测仪性能测试

中科院上海技术物理所在此次火星探测任务中承担了两个有效载荷的研制。这两大载荷同时都用到了“光探测”这一技术手段,将主要应用于火星表面矿物成分的探测。研究火星矿物成分,将有助于我们理解火星生命可能存在和消失的原因,为预测地球的未来提供启示。

上海技物所副所长、研究员舒嵘介绍,火星表面成分探测仪是火星车上的主要有效载荷之一。由于表面成分探测仪自身没有热源,但要在夜间-130摄氏度至白天30摄氏度的环境下持续作业,对技术攻关是个不小的考验。

它通过结合主动激光诱导击穿光谱探测和被动短波红外光谱探测技术,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、地质的长期演变过程等具有重要的科学意义。光谱分析仪还将尝试氧、氢元素的探测, 看看火星上有没有水的存在。

上海技物所火星矿物光谱分析仪实验室测试

火星矿物光谱分析仪只有8公斤重,是环绕器上的有载荷之一。别看它个头小,但同时具备了低功耗与高性能的优势。火星矿物光谱分析仪主任设计师何志平研究员介绍,它能够获取火星表面可见至中波红外宽谱段(400nm~3400nm)的光谱成像数据,为火星表面物质成分的调查和分析提供科学数据。

VLBI测轨分系统为“天问一号” 保驾护航  实时任务就持续到2021年


上海天马站(上海天马望远镜,65米口径)

火星探测任务像长跑,最远时距离地球4亿公里。从“天问一号”发射开始,甚长基线干涉测量(VLBI)测轨分系统将参加地火转移、火星捕获、离轨着陆、环火探测等各阶段的测定轨任务,实时任务就持续到2021年。

VLBI是指通过多个天文望远镜同时观测一个天体,模拟一个大小相当于望远镜之间最大间隔距离的巨型望远镜的观测效果。

VLBI测轨分系统由北京站、上海站、昆明站和乌鲁木齐站以及位于上海天文台的VLBI数据处理中心(简称VLBI中心)组成。VLBI中心对4个观测站的测量数据进行准实时与事后相关处理和系统误差校准,得到每条基线上的VLBI时延和时延率数据。

上海天文台VLBI深空探测指挥控制中心(摄影:刘晓晶)

VLBI测轨分系统研究员洪晓瑜介绍,在这样一个网所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多千米的巨大的综合口径射电望远镜,测角精度可以达到百分之几角秒,甚至更高。它所测量的是“天问一号”的信标,距离越远,信号传输时间越长,衰减越剧烈,要求的VLBI测量精度更高,这对火星探测是一个巨大的挑战。

此前VLBI测轨分系统已圆满完成嫦娥一号到四号的所有任务,以及嫦娥五号再入返回飞行试验器等VLBI测定轨任务。在“天问一号”任务中VLBI测轨分系统负责环绕器在地火转移段、火星捕获段、停泊段、离轨着落段、科学探测段等各个飞行段的VLBI测量和轨道计算任务,以及开展火星车的定位实验。

上海天文台把火星探测VLBI测定轨定为今年的一号任务予以重点保障,组织成立了保障团队,为首次火星探测任务VLBI测定轨任务的顺利完成任务提供了坚实的保障。为了提高VLBI测定轨的精度,VLBI测轨分系统共新研发了数十台套软件和硬件,能够进一步提高观测装置的测量精度和可靠性、大气和电离层时延的改正精度,更好地完成火星探测器的VLBI测定轨任务。

为航天器穿上能调控温度的外衣

航天器在太空工作的空间热环境非常的极端。进入轨道后,处于地球大气层以外的超高真空空间环境,朝向太阳的表面温度非常热,而背向太阳的表面则非常冷。为了保证仪器设备表面温度处于正常工作状态,航天器设计师常通过在航天器外表面使用不同的太阳吸收率和热辐射率的涂层来调节其热平衡温度,以保证卫星在合适的使用温度内工作,这就是卫星的热控制。

目前航天器上大多采用被动热控材料,也就是我们经常看到的卫星的外观形态里涂着的各种不同的颜色的“外衣”。其中有一类涂层——有机热控涂层,就是由中国科学院上海有机化学研究所研制和生产的,这也是我国系统研制有机热控涂层的唯一单位。

有机热控涂层研制组是上世纪六十年代为满足我国第一颗人造卫星“东方红一号”研制而成立的。几十年来,几代研制组科研人员克服了大量技术和装备上的困难,研制出几十种不同用途的有机热控涂层,应用于国已发射和在研的各类卫星和航天器型号上。

有机热控涂层就像能调控温度的衣服穿在航天器和仪器的外表面。在嫦娥系列卫星上,同样使用了上海有机所研制生产的有机热控涂层,为航天器的正常工作温度环境保驾护航。    

火星表面成分探测仪激光器



上海光机所“火星表面成分探测仪激光器”

中国科学院上海光学精密机械研究所(上海光机所)与中国科学院上海技术物理所(上海技物所)紧密合作,负责火星表面成分探测仪中激光器的研制。

上海光机所负责研制的激光发射光源,是火星表面成分探测仪的关键组件。火星表面温差较大,因为火星着陆器的资源限制,该激光器除了小型、轻量化要求外,还需满足比较苛刻的存储温度和工作温度条件。

到目前为止,国际上还没有类似激光器的在轨报道。上海光机所科研团队从激光器的创新构型设计、特殊元器件和材料选型,装配工艺等方面入手,通过近3年的刻苦攻关,设计和研制了国际首台大温度范围工作的激光器,通过了系列空间环境试验,满足任务指标要求,于在2019年交付了正样产品,将为火星等表面成分探测提供强有力支撑。