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    天問著陸火星,搭載13種科學儀器

    5月15日,經過漫長的“奔火”和環繞火星的旅途后,我國火星探測任務天問一號探測器攜“祝融”號首輛火星車,在火星烏托邦平原南部預選著陸區著陸,首次留下了中國印跡。后續,這輛以中國神話傳說中火神命名的火星車將依次開展對著陸點全局成像、自檢、駛離著陸平臺并開展巡視探測。

    著陸火星.gif著陸火星.gif

      探測火星不僅是工程任務的突破,更是行星科學領域的突破。這次天問一號探測器由環繞器和著陸巡視器組成,著陸巡視器包括“祝融號”火星車及進入艙,總質量約5噸。

      環繞器攜帶了7臺科學儀器

      天問一號探測器攜帶了13種科學載荷,其中7種在火星上空的環繞器上,分別是中分辨率相機、高分辨率相機、次表層探測雷達、火星礦物光譜探測儀、火星磁強計、火星離子與中性粒子分析儀、火星能量粒子分析儀。

      01 高分辨率相機

      它用于拍照火星表面重點區域精細觀測圖像,研究火星地形地貌和地質構造。

      02 中分辨率相機

      它用于探測火星地形地貌及其變化,繪制火星全球遙感影像圖。

      03 火星礦物光譜探測儀

      它用于分析研究火星整體化學成分與化學演化歷史、火星礦物組成與分布以及析火星資源及其分布區。

      04 次表層探測雷達

      用于探測研究火星的內部結構、主要成分以及火星表面地形等。

      05 火星磁強計

      它用于探測研究火星電離層和火星空間磁場環境等。

      06 火星能量粒子分析儀

      它用于繪制火星全球和地火轉移軌道不同種類能量粒子輻射的空間分布圖,研究近火星空間環境和地火轉移軌道能量粒子的能譜、元素成分和通量的特征及其變化規律。與其它幾臺儀器等聯合起來,還能夠用于研究近火星空間能量粒子輻射與大氣的關系,太陽風暴能量粒子事件對火星大氣逃逸的影響與相互作用的規律,火星粒子加速與輸運過程。

      07 火星離子與中性粒子分析儀

      它用于研究太陽風和火星大氣相互作用、火星激波附近中性粒子加速機制,以及火星等離子體中的粒子特性等。

      “祝融號”攜帶了6臺科學儀器

      6種科學載荷分布在“祝融號”火星車上,分別是多光譜相機、次表層探測雷達、火星表面成分探測儀、火星表面磁場探測儀、火星氣象測量儀、地形相機。這些探測器有五大使命,涉及火星空間環境、地表形貌特征、土壤表層結構等領域研究,將帶來火星的第一手資料。其中與氣象有關的研究項目將收集有關溫度、氣壓、風速和風向的大氣數據,并研究火星的磁場和重力場,這些也將解答大眾的好奇——火星究竟是什么樣的氣候。

    火星車6種科學探測儀器.gif火星車6種科學探測儀器.gif

    火星車6種科學探測儀器

    火星車科學探測儀器位置圖.jpg火星車科學探測儀器位置圖.jpg

    火星車科學探測儀器位置圖

    中國火星車有效載荷和主要技術指標.jpg中國火星車有效載荷和主要技術指標.jpg

    中國火星車有效載荷和主要技術指標

      01 次表層探測雷達

      它用于對火星地下一定深度進行探測,從而研究巡視區火星表層、次表層地質分層結構與組成類型。

      02 地形相機

      導航地形相機由北京控制工程研究所研制。導航地形相機在火星車上共兩臺,光軸平行安裝,可立體成像。導航地形相機主要作用是用于火星車的導航和控制,還可以用于科學探測,如巖石和土壤形態,灰塵移動活動,以及觀察其他科學儀器。

      03 多光譜相機

      根據中科院西安光機所官網報道,由該所月球與深空探測技術研究室研制的多光譜相機,安裝在著陸巡視器的桅桿上,其主要科學用途為獲取著陸區及巡視區多光譜圖像,進而進行火星表面物質類型分布的分析工作。相機通過濾光輪機構實現8個光譜通道和一個可直視太陽全色譜段通道的調節;通過調焦輪機構進行焦距調整,可實現1.5m到無窮遠范圍的清晰成像;增設星上在軌定標功能,提高成像質量和采集數據的可靠性。濾光輪、調焦輪機構、星上在軌定標這三種新技術都是首次應用于我國深空探測。

      04 火星氣象測量儀

      它用于研究火星表面氣候特征,監測火星表面聲音。

      05 火星表面磁場探測儀

      它用于探測研究著陸區火星磁場、火星空間磁場和火星內部局部構造。

    火星表面成分探測儀.jpg火星表面成分探測儀.jpg

    火星表面成分探測儀

      06 火星表面成分探測儀

      根據公開報道,火星表面成分探測儀由中科院上海技術物理研究所負責總體研制,中科院西安光機所、上海光機所和長春光機所負責了部分組件的研制。下面進行簡要介紹。

      據中科院上海技術物理研究所報道,該所中科院空間主動光電技術重點實驗室承研了火星表面成分探測儀?;鹦潜砻娉煞痔綔y儀是火星車上的主要有效載荷之一,包括艙外的二維指向鏡、光學頭部、定標樣品和艙內的光譜儀和主控等4個單機,結合了主動激光誘導擊穿光譜(LIBS)探測和被動短波紅外光譜探測技術,同時在原子尺度上和分子尺度上對物質成分開展分析,對著陸區的火星表面元素、礦物和巖石等開展高精度的科學探測,對研究火星的形成、地質的長期演變過程等具有重要的科學意義。主要技術指標和美國毅力號火星車上的SuperCam載荷相當。

      中科院長春光機所光柵中心承擔了火星表面成分探測儀上的三種不同規格的高精度光柵研制工作。中科院上海光機所歷時3年刻苦攻關,研制出低溫敏、高光束質量全固態脈沖激光器。中科院西安光機所承擔了火星表面成分探測儀顯微相機組件的研發任務。顯微相機組件解決了火星顯微相機焦平面組件零下130攝氏度存儲和零下80攝氏度工作的重大難題。

      天問一號探測器的成功“落火”邁出了我國星際探測征程的重要一步?!白H谔枴被鹦擒囈呀洺晒χ?,科學探測儀器也將陸續開始科學探測,讓我們共同期待他們傳回來自火星表面的精美大片和科學數據吧!



    標簽: 科學儀器
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