◎ 科技日報記者 金鳳 實習(xí)記者 雷浩然
應(yīng)急信標(biāo)，相當(dāng)于飛機的黑匣子，在深空探測中，可以在緊急情況下，發(fā)送指定信號，分析探測器的著陸狀態(tài)。
2020年7月23日12時41分，長征五號遙四運載火箭將我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器發(fā)射升空，并成功將探測器送入預(yù)定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了我國自主開展行星探測的第一步。
23日，科技日報記者從南京航空航天大學(xué)獲悉，在本次火星探測任務(wù)中，該校研制的火星應(yīng)急信標(biāo)裝置，將搭載“天問一號”在火星著陸�？蒲袌F隊介紹，這套應(yīng)急信標(biāo)的防沖擊性比黑匣子高三四成，并將在火星的極端氣候下，接受遠距離通信的挑戰(zhàn)，南航是國內(nèi)唯一獨立承擔(dān)火星探測器載荷研制任務(wù)的高校。
應(yīng)急信標(biāo)防沖擊性比黑匣子高三四成
“天問一號”將在地火轉(zhuǎn)移軌道飛行約7個月后，到達火星附近，通過“剎車”完成火星捕獲，進入環(huán)火軌道，并擇機開展著陸等任務(wù)，進行火星科學(xué)探測。
“我們研制的信標(biāo)裝置安裝在探測器的著陸器上。應(yīng)急信標(biāo)裝置相當(dāng)于飛機的黑匣子，在探測器著陸后，可在特定情況下，發(fā)送指定信號，分析探測器的著陸狀態(tài)�！蹦虾交鹦翘綔y器信標(biāo)項目沖擊防護系統(tǒng)主任設(shè)計師張子建告訴科技日報記者。
“這意味著信標(biāo)得有高沖擊防護能力。”張子建介紹，科研團隊建構(gòu)了一種剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)，相當(dāng)于給信標(biāo)穿了一身剛?cè)嵯酀摹胺雷o服”，防沖擊性比飛機的黑匣子要高30%-40%�！斑@種防護強度，相當(dāng)于從高空扔一個雞蛋，不僅要保證雞蛋不破，而且蛋黃和蛋清還要不混�！�
高過載沖擊試驗是考核信標(biāo)裝置抗極端環(huán)境的重要驗證試驗，試驗的過程具有一定的危險性，盡管在試驗前有專門關(guān)于技術(shù)安全的風(fēng)險控制措施，但高沖擊試驗的危險性和不確定性，還是讓團隊成員吃了不少苦頭。
南航火星應(yīng)急信標(biāo)團隊總設(shè)計師、航天學(xué)院常務(wù)副院長陳金寶介紹，為了讓高沖擊試驗可控、可測的進行，團隊采用了五種試驗驗證工作的沖擊方案。第一種方案需要近距離測量信標(biāo)的參數(shù)，但由于信標(biāo)位置的不可預(yù)知性，團隊成員需要冒著被砸傷的風(fēng)險，堅守在試驗場第一線測量參數(shù)。實際試驗工作中，信標(biāo)距離成員的距離不足十米，若稍微出現(xiàn)一點偏差，團隊成員可能就面臨生命危險。
火星應(yīng)急信標(biāo)裝置在國內(nèi)外屬“首創(chuàng)”
火星溫度高溫高寒，為了讓信標(biāo)在零下130攝氏度至50度的極端溫度下工作，凍不著、熱不著，研究團隊實施了一種像疊被子一樣的工藝，進行精確的熱控分析，以更精確地減少材料、保存熱量，而這都是沒有經(jīng)驗可循的。
實現(xiàn)遠距離通信是信標(biāo)的功能之一，為了實現(xiàn)該功能需要復(fù)雜的無線電測控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等，而如何將這些復(fù)雜的系統(tǒng)都裝進4公斤重的信標(biāo)里，用張子建的話說，這相當(dāng)于將大象裝進冰箱里。對此，團隊要逐一攻克電磁兼容等問題。
在信標(biāo)裝置通信能力測試的過程中，研制人員曾發(fā)現(xiàn)通信有丟幀的現(xiàn)象，一直找不到原因，為了查找和定位通訊的故障，不帶問題上天，大家主動放棄假期，成立技術(shù)突擊小隊，連續(xù)48小時對通信系統(tǒng)軟硬件排查，最終在出廠交付前定位和解決了問題。
“信標(biāo)裝置能夠在高強度沖擊、極寒等極端環(huán)境下開展數(shù)據(jù)通信保障，可以在火星探測器著陸后進行應(yīng)急通信保障，這在國內(nèi)外都稱得上 ‘首創(chuàng)’�！标惤饘氄f。
自2018年8月，火星應(yīng)急信標(biāo)裝置研制團隊在南航成立，到詳細設(shè)計方案于2019年4月評審?fù)ㄟ^，經(jīng)過六個月的研制與技術(shù)攻關(guān)，南航航天學(xué)院團隊按計劃完成了電性能測試、力試驗、鑒定級產(chǎn)品投產(chǎn)、大過載摸底試驗、全時序模擬測試、熱平衡試驗、專項試驗研制技術(shù)流程，各項功能與性能滿足使用與設(shè)計要求。
科研團隊平均年齡35歲
信標(biāo)研制團隊共十人，平均年齡35歲，成員中有不少是青年教師。2018年11月份，是信標(biāo)原理方案驗證的關(guān)鍵時期，張子建幾乎每天都在各地出差。
11月4日，張子建終于忙完了一輪方案的匯報工作，暫時回到家里稍作休息。就在他剛到家不久的深夜，懷孕的妻子董洋洋胎動明顯，羊水破了，被緊急送往了醫(yī)院。經(jīng)過28小時無眠的等待，6日清晨7點29分，一個健康的小寶寶平安誕生。
而此時，項目有一個重要的會議需要張子建參與。躺在病床上的董洋洋明白丈夫的心思，鼓勵他說：“你放心去吧，我們能照顧好自己�！彪m有顧慮，但張子建還是趕忙坐上早上9點的高鐵去北京參加了會議。
今年的春節(jié)正值疫情高發(fā)期，團隊成員不約而同地放棄休假，到學(xué)校集同辦公，并與航天五院火星探測項目辦協(xié)商交付計劃和實驗資源。大年初五，部分團隊成員就回到南京開始工作。
疫情期間，為了避免影響家人，老師們出差回到南京后都會進行自我隔離，很多老師都會睡在實驗室中。在疫情嚴重的時候，項目常務(wù)副總設(shè)計師王寅乘高鐵往返北京和南京推進工作，在北京航天城測試設(shè)備，當(dāng)日去，當(dāng)日回。2月2日至16日間，他有一個多星期都是這樣的狀態(tài)，甚至有兩次前一天晚上從北京坐臥鋪車回南京，到了南京南站下車后，又馬不停蹄地換乘發(fā)往北京的高鐵。
在北京航天城，王寅不僅要確認信標(biāo)研制、出廠所必須的環(huán)境實驗和專項實驗項目的試驗大綱和試驗細則，還要確定信標(biāo)與探測器之間聯(lián)試項目的測試細則和進度安排，任務(wù)十分艱巨�？恐兄迫藛T的奔波與資源協(xié)調(diào)，項目得以繼續(xù)按計劃開展，團隊也實現(xiàn)了科學(xué)防疫和科研攻關(guān)兩不誤。
2019年11月底，火星應(yīng)急信標(biāo)裝置正樣產(chǎn)品順利投產(chǎn)。2020年4月信標(biāo)裝置正式交付。
來源：科技日報
