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火星能量粒子分析仪率先开启“问天”之旅!
发布日期: 2020/7/30 10:19:04

7月24日22时22分25秒,在“天问一号”火星探测器发射升空的第二天,火星环绕器主载荷之一的火星能量粒子分析仪即成功开机,正式开始履行它的“问天”使命!它是13个科学载荷中第一个开机的产品,也是在奔火期间唯一长时间开机的科学载荷。该产品由兰州空间技术物理研究所(以下简称“研究所”)和中国科学院近代物理研究所(以下简称“近物所”)两家单位联合研制。回顾产品的研制历程,这是一段充满挑战而不断成长的过程,也是研制团队向深空探测不断前进的“逐梦”历程。


         勇挑重担 践行使命,合作共赢勇攻关
   研究所党委书记王润福清楚得记得,2016年4月26日,在火星探测任务科学有效载荷工程研制启动大会上,上级明确了由研究所承担火星能量粒子分析仪的工程研制任务,这是两器有效载荷分系统13个科学载荷中最晚明确任务的产品。研究所倍感上级领导给予的充分信任,同时也感到肩上责任重大,按照“联合研制、合作共赢、共同攻关、知识共享”的研制思路,研究所项目团队先后走访了中国科技大学、北京大学和中科院近代物理所等国内在能量粒子探测领域具有优势的单位,经过多轮技术交流与沟通,最终选定了与中科院近代物理研究所联合组成研制团队,这为项目的顺利实施提供了有力保障。面对同一理想、同一目标,双方团队进行了深入细致的沟通,在研究所的协调组织下,双方团队现场办公,共同学习了航天产品设计标准规范及禁限用工艺标准,对照相关标准,开展物理仿真和关键技术攻关,发挥了两家单位的各自优势,通过合作取长补短,在短时间内孵化出了工程应用的新产品,为后续项目持续推进奠定了坚实的基础。

            吃透技术 攻坚克难,精益求精保成功
   该项目的技术负责人王鹢说,火星能量粒子分析仪受限于工程指标的苛刻约束,必须采用单个探测器系统对质子、电子、α粒子和重离子进行复合探测,并进行粒子能量测量和种类鉴别,该方案是国内首次采用的集成探测方案,技术难度和实践风险非常大。  
   时间紧、任务重,面对这个全新的任务,近物所孙志宇团队、苏弘团队和研究所胡向宇团队等研制人员一头扎进了火星能量粒子分析仪的研制攻关中。从问题分析、方案设计到试验验证,环环相扣,责任到人,项目团队连续奋战了3个多月时间,先后解决了物理探测方案设计和大动态范围、高灵敏度的读出电子学电路设计、探测器架构设计、高精度低噪电源、电子学刻度等多项技术难点,满足了火星探测任务对产品技术指标的苛刻要求,为产品研制奠定了坚实的基础。
  在产品实现过程中,研制人员又面临了新的难题:探测器需要保证带电粒子有效进入探测器,同时又要阻挡空间环境中的光线“混入”,就必须在入射口安装一片厚度仅为2μm的金属挡光片。薄如蝉翼已让众人惊叹,而面对比蝉翼还要薄100倍的金属箔片,让“轻轻拿起”这样简单的操作都变得无法实现,更别说要开展力学等一系列实验了,但这没有吓倒“敢啃硬骨头”的航天人,在完全没有经验借鉴的基础上,研究所工艺人员严把材料选择、工艺验证等各环节要求,围绕金属箔片的“夹持”、“裁剪”、“定模”、“固定”等各环节开展了一轮又一轮的研究工作,终于实现了微米级金属箔片无损安装。


   这只是在研制历程中联合研制团队攻克的众多技术难题中的一小部分,2017年10月30日,火星探测任务工程总设计师张荣桥来研究所调研时,称赞了火星能量粒子分析仪前期取得的成果,对火星能量粒子分析仪科学指标实现、薄弱环节验证、研制试验的全面性、合理性、有效性给予了较高评价。2019年1月30日,火星能量粒子分析仪在北京中科院空间中心通过了正样产品的验收评审会和数据包审查,研究所承研的能量粒子分析仪是火星两器有效载荷分系统第一个完成研制交付的载荷单机产品。
每当回忆至此,研究所所长助理杨晓林都为这支团队感到骄傲自豪,可以说他们创造了“最后一个承接、第一个交付”的奇迹!

        迎难而上 无私奉献,全力保障“双胜利”
  产品交付后,研制队伍配合相关总体单位,在北京、上海、海南等地陆续完成了分系统级的联试试验,环绕器级的联试试验,两器工程总体级的电测、EMC试验、力学、热学等试验,火星探测任务天地无线联试及发射场演练等各类工作。


   2020年年初新冠肺炎疫情期间,正是火星探测器发射前任务准备的关键时期,为了保障任务的顺利开展,研制队伍克服疫情带来的不利影响,项目办指挥马洪炯亲自挂帅、周密部署,研制人员采取了“一站式”车辆服务,连续奔波于北京、海南两地。“85”后的主管设计师蔺璟就是其中的一员,自2月14日起,她就和同事一起迎难而上、星夜兼程赶往北京开展实验任务,火星能量粒子分析仪走到哪儿,她就跟到哪儿,凭着精益求精的工作态度和过硬的业务能力,她在基地一直坚守到“天问一号”火星探测器顺利发射,出色地完成了承担的各项工作。研究所的研制人员以他们过硬的技术水平和优秀的工作作风全力保障着科研生产和疫情防控的“双胜利”!

   随着火星能量粒子分析仪的正式开机,它将开启漫长的工作模式,完成它肩负的探测星际空间和火星空间环境等一系列重大任务,期待集广大科研人员智慧成果的能量粒子分析仪不辱使命、出色完成工作,为我们更好的了解火星环境提供宝贵的数据支持。(转载)

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