在天問一號進入火星大氣后，距火星表面約7km高度時，航天科工二院25所研發(fā)的相控陣敏感器便開始工作，持續(xù)提供相對于火星表面多個方向的距離、速度數(shù)據(jù)，用于航天器的減速、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。

相控陣敏感器安裝在火星著陸巡視器進入艙著陸平臺的下方，作用范圍十幾千米，可謂火星探測器的太空“千里眼”，和其他不同原理的測量敏感器一起，密切配合，“接力”引導(dǎo)航天器平安落地。

據(jù)相控陣敏感器總工程師孫武介紹，這是國內(nèi)首次將相控陣體制雷達應(yīng)用于地外天體著陸測量。與此前的載人航天工程任務(wù)不同，火星和地球之間距離遙遠，通信存在十幾分鐘的時延，在地球上無法控制著陸過程，必須讓著陸巡視器自主完成這段旅程，對敏感器提出的要求極為苛刻。

“相比于國內(nèi)外已有的著陸測量雷達，相控陣體制的雷達天線由多個輻射單元組成，就像生物學(xué)中蜻蜓的復(fù)眼，具有波束掃描快、指向靈活、目標容量大、抗干擾能力強等特點。”孫武詳細介紹了新體制敏感器的技術(shù)優(yōu)勢。

“25所研制的相控陣敏感器能在預(yù)設(shè)的9個方向上任意快速切換，通過軟件定義，在每個測量周期實時選取4個最優(yōu)方向，測量距離速度信息，從而快速修正航天器的姿態(tài)測量誤差，準確地找到火星的水平面，確保著陸器的方向控制準確無誤。”

此外，火星上時常會發(fā)生劇烈的塵暴天氣，在天問一號靠近火星表面時，航天器發(fā)動機噴射也會激起地面的粉塵和沙礫，對探測傳感器造成影響。

“微波信號體制應(yīng)對這種環(huán)境具有相對優(yōu)勢，”孫武說，“我們針對火星環(huán)境對產(chǎn)品進行綜合優(yōu)化，并在沙漠戈壁通過直升機氣流模擬試驗了在沙塵暴天氣中的工作狀態(tài)，確保測量的可靠性。”

此次使用的相控陣敏感器更加小型化、輕量化。“相當于用1套設(shè)備完成9套傳統(tǒng)設(shè)備的功能。”相控陣敏感器設(shè)計師賈學(xué)振介紹，“這意味著航天器可以攜帶更多科學(xué)載荷和燃料，完成更多的探測任務(wù)。”

種類繁多、數(shù)量驚人的科學(xué)探測信號如何接收、怎么處理?這要依賴于國家天文臺、地面接收站構(gòu)建的火星探測地面應(yīng)用系統(tǒng)。接收站如同是“眼睛”，遙望星河、接收信號;天文臺好比是“大腦”，調(diào)度任務(wù)、處理信號。將火星端的圖像、光譜、磁強信號，接收轉(zhuǎn)化為地球端可顯示的圖片、波形。

而保障這套地面應(yīng)用系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，為其做“體檢”的正是中國航天科工三院304所軟件評測團隊。

為了全面模擬多任務(wù)并發(fā)的信號接收處理情況，團隊在測試平臺搭建、仿真數(shù)據(jù)模擬等既有經(jīng)驗基礎(chǔ)上，用各種方法輪番“考驗”這套系統(tǒng)，隱藏在軟件內(nèi)部的漏洞無所遁形。據(jù)相關(guān)人員介紹，在此前的“體檢”中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)百余處軟件問題和隱患，將問題暴露于發(fā)生之前，守住了地面應(yīng)用系統(tǒng)的“質(zhì)量關(guān)”。

關(guān)鍵詞： 千里眼 體檢師 質(zhì)量關(guān) 應(yīng)用系統(tǒng)