在天問(wèn)一號(hào)進(jìn)入火星大氣后，距火星表面約7km高度時(shí)，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(duì)于火星表面多個(gè)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(jìn)入艙著陸平臺(tái)的下方，作用范圍十幾千米，可謂火星探測(cè)器的太空“千里眼”，和其他不同原理的測(cè)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(guó)內(nèi)首次將相控陣體制雷達(dá)應(yīng)用于地外天體著陸測(cè)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(yuǎn)，通信存在十幾分鐘的時(shí)延，在地球上無(wú)法控制著陸過(guò)程，必須讓著陸巡視器自主完成這段旅程，對(duì)敏感器提出的要求極為苛刻。

“相比于國(guó)內(nèi)外已有的著陸測(cè)量雷達(dá)，相控陣體制的雷達(dá)天線由多個(gè)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(biāo)容量大、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。”孫武詳細(xì)介紹了新體制敏感器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

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

此外，火星上時(shí)常會(huì)發(fā)生劇烈的塵暴天氣，在天問(wèn)一號(hào)靠近火星表面時(shí)，航天器發(fā)動(dòng)機(jī)噴射也會(huì)激起地面的粉塵和沙礫，對(duì)探測(cè)傳感器造成影響。

“微波信號(hào)體制應(yīng)對(duì)這種環(huán)境具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，”孫武說(shuō)，“我們針對(duì)火星環(huán)境對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合優(yōu)化，并在沙漠戈壁通過(guò)直升機(jī)氣流模擬試驗(yàn)了在沙塵暴天氣中的工作狀態(tài)，確保測(cè)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(dāng)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(jì)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(cè)任務(wù)。”

種類繁多、數(shù)量驚人的科學(xué)探測(cè)信號(hào)如何接收、怎么處理?這要依賴于國(guó)家天文臺(tái)、地面接收站構(gòu)建的火星探測(cè)地面應(yīng)用系統(tǒng)。接收站如同是“眼睛”，遙望星河、接收信號(hào);天文臺(tái)好比是“大腦”，調(diào)度任務(wù)、處理信號(hào)。將火星端的圖像、光譜、磁強(qiáng)信號(hào)，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(yùn)轉(zhuǎn)，為其做“體檢”的正是中國(guó)航天科工三院304所軟件評(píng)測(cè)團(tuán)隊(duì)。

為了全面模擬多任務(wù)并發(fā)的信號(hào)接收處理情況，團(tuán)隊(duì)在測(cè)試平臺(tái)搭建、仿真數(shù)據(jù)模擬等既有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，用各種方法輪番“考驗(yàn)”這套系統(tǒng)，隱藏在軟件內(nèi)部的漏洞無(wú)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(wèn)題和隱患，將問(wèn)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)