◎ 科技日?qǐng)?bào)記者 金鳳 實(shí)習(xí)記者 雷浩然
應(yīng)急信標(biāo)，相當(dāng)于飛機(jī)的黑匣子，在深空探測(cè)中，可以在緊急情況下，發(fā)送指定信號(hào)，分析探測(cè)器的著陸狀態(tài)。
2020年7月23日12時(shí)41分，長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭將我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)“天問一號(hào)”探測(cè)器發(fā)射升空，并成功將探測(cè)器送入預(yù)定軌道，開啟火星探測(cè)之旅，邁出了我國(guó)自主開展行星探測(cè)的第一步。
23日，科技日?qǐng)?bào)記者從南京航空航天大學(xué)獲悉，在本次火星探測(cè)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(hào)”在火星著陸�？蒲袌F(tuán)隊(duì)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(yuǎn)距離通信的挑戰(zhàn)，南航是國(guó)內(nèi)唯一獨(dú)立承擔(dān)火星探測(cè)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(hào)”將在地火轉(zhuǎn)移軌道飛行約7個(gè)月后，到達(dá)火星附近，通過“剎車”完成火星捕獲，進(jìn)入環(huán)火軌道，并擇機(jī)開展著陸等任務(wù)，進(jìn)行火星科學(xué)探測(cè)。
“我們研制的信標(biāo)裝置安裝在探測(cè)器的著陸器上。應(yīng)急信標(biāo)裝置相當(dāng)于飛機(jī)的黑匣子，在探測(cè)器著陸后，可在特定情況下，發(fā)送指定信號(hào)，分析探測(cè)器的著陸狀態(tài)。”南航火星探測(cè)器信標(biāo)項(xiàng)目沖擊防護(hù)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師張子建告訴科技日?qǐng)?bào)記者。
“這意味著信標(biāo)得有高沖擊防護(hù)能力�！睆堊咏ń榻B，科研團(tuán)隊(duì)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?jì)的“防護(hù)服”，防沖擊性比飛機(jī)的黑匣子要高30%-40%�！斑@種防護(hù)強(qiáng)度，相當(dāng)于從高空扔一個(gè)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(yàn)是考核信標(biāo)裝置抗極端環(huán)境的重要驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)的過程具有一定的危險(xiǎn)性，盡管在試驗(yàn)前有專門關(guān)于技術(shù)安全的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，但高沖擊試驗(yàn)的危險(xiǎn)性和不確定性，還是讓團(tuán)隊(duì)成員吃了不少苦頭。
南航火星應(yīng)急信標(biāo)團(tuán)隊(duì)總設(shè)計(jì)師、航天學(xué)院常務(wù)副院長(zhǎng)陳金寶介紹，為了讓高沖擊試驗(yàn)可控、可測(cè)的進(jìn)行，團(tuán)隊(duì)采用了五種試驗(yàn)驗(yàn)證工作的沖擊方案。第一種方案需要近距離測(cè)量信標(biāo)的參數(shù)，但由于信標(biāo)位置的不可預(yù)知性，團(tuán)隊(duì)成員需要冒著被砸傷的風(fēng)險(xiǎn)，堅(jiān)守在試驗(yàn)場(chǎng)第一線測(cè)量參數(shù)。實(shí)際試驗(yàn)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(diǎn)偏差，團(tuán)隊(duì)成員可能就面臨生命危險(xiǎn)。
火星應(yīng)急信標(biāo)裝置在國(guó)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(tuán)隊(duì)實(shí)施了一種像疊被子一樣的工藝，進(jìn)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(yàn)可循的。
實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信是信標(biāo)的功能之一，為了實(shí)現(xiàn)該功能需要復(fù)雜的無線電測(cè)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(jìn)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(jìn)冰箱里。對(duì)此，團(tuán)隊(duì)要逐一攻克電磁兼容等問題。
在信標(biāo)裝置通信能力測(cè)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(dòng)放棄假期，成立技術(shù)突擊小隊(duì)，連續(xù)48小時(shí)對(duì)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(qiáng)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(cè)器著陸后進(jìn)行應(yīng)急通信保障，這在國(guó)內(nèi)外都稱得上 ‘首創(chuàng)’。”陳金寶說。
自2018年8月，火星應(yīng)急信標(biāo)裝置研制團(tuán)隊(duì)在南航成立，到詳細(xì)設(shè)計(jì)方案于2019年4月評(píng)審?fù)ㄟ^，經(jīng)過六個(gè)月的研制與技術(shù)攻關(guān)，南航航天學(xué)院團(tuán)隊(duì)按計(jì)劃完成了電性能測(cè)試、力試驗(yàn)、鑒定級(jí)產(chǎn)品投產(chǎn)、大過載摸底試驗(yàn)、全時(shí)序模擬測(cè)試、熱平衡試驗(yàn)、專項(xiàng)試驗(yàn)研制技術(shù)流程，各項(xiàng)功能與性能滿足使用與設(shè)計(jì)要求。
科研團(tuán)隊(duì)平均年齡35歲
信標(biāo)研制團(tuán)隊(duì)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(yàn)證的關(guān)鍵時(shí)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(bào)工作，暫時(shí)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(dòng)明顯，羊水破了，被緊急送往了醫(yī)院。經(jīng)過28小時(shí)無眠的等待，6日清晨7點(diǎn)29分，一個(gè)健康的小寶寶平安誕生。
而此時(shí)，項(xiàng)目有一個(gè)重要的會(huì)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(lì)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(diǎn)的高鐵去北京參加了會(huì)議。
今年的春節(jié)正值疫情高發(fā)期，團(tuán)隊(duì)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(cè)項(xiàng)目辦協(xié)商交付計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)資源。大年初五，部分團(tuán)隊(duì)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(huì)進(jìn)行自我隔離，很多老師都會(huì)睡在實(shí)驗(yàn)室中。在疫情嚴(yán)重的時(shí)候，項(xiàng)目常務(wù)副總設(shè)計(jì)師王寅乘高鐵往返北京和南京推進(jìn)工作，在北京航天城測(cè)試設(shè)備，當(dāng)日去，當(dāng)日回。2月2日至16日間，他有一個(gè)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?fù)Q乘發(fā)往北京的高鐵。
在北京航天城，王寅不僅要確認(rèn)信標(biāo)研制、出廠所必須的環(huán)境實(shí)驗(yàn)和專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)大綱和試驗(yàn)細(xì)則，還要確定信標(biāo)與探測(cè)器之間聯(lián)試項(xiàng)目的測(cè)試細(xì)則和進(jìn)度安排，任務(wù)十分艱巨。靠著研制人員的奔波與資源協(xié)調(diào)，項(xiàng)目得以繼續(xù)按計(jì)劃開展，團(tuán)隊(duì)也實(shí)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?qǐng)?bào)
