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  • 中国火星车成功着陆,多种光电载荷将开展科学探测

    据新华社消息,北京时间2021515日,全国人民期盼已久的“祝融号”火星车成功着陆火星表面,将开始中国人自己的火星车在火星表面的首次探测之旅。“祝融号”火星车装备了6种探测仪器(如图1-3所示),分别是导航地形相机、多光谱相机、次表层探测雷达、表面成分探测仪、磁场探测仪以及火星气象测量仪(参考资料12),这其中有近一半的载荷为光电载荷,光电载荷作为火星车的眼睛,对火星车的运行、科学探测具有重要的作用。据公开报道,有效载荷均为科研院所研制,其中在光电载荷中,导航地形相机由北京控制工程研究所研制(参考资料3),多光谱相机由中科院西安光机所研制(参考资料4),表面成分探测仪由中科院上海技物所抓总(参考资料5),西安光机所(参考资料4)、长春光机所(参考资料6)和上海光机所(参考资料7)联合研制,下面根据公开的报道对这些光电载荷及研制单位进行简要介绍。

    .导航地形相机(参考资料3

    导航地形相机由北京控制工程研究所研制(参考资料3)。导航地形相机在火星车上共两台,光轴平行安装,可立体成像。导航地形相机主要作用是用于火星车的导航和控制,还可以用于科学探测,如岩石和土壤形态,灰尘移动活动,以及观察其他科学仪器。根据公开的报道,导航地形相机为RGB Bayer彩色相机,其主要参数为:

    a.焦距:13.1mm;

    b.相对孔径:1/11;

    c.视场角:46.5°×46.5°;

    d.分辨率:2048×2048;

    e.像元大小:5.5um×5.5um

    f.清晰成像距离:0.5m-无穷远;

    g.立体基线:270mm

    .多光谱相机(参考资料24

    根据中科院西安光机所官网(参考资料4)报道,由该所月球与深空探测技术研究室研制的多光谱相机,安装在着陆巡视器的桅杆上,其主要科学用途为获取着陆区及巡视区多光谱图像,进而进行火星表面物质类型分布的分析工作。相机通过滤光轮机构实现8个光谱通道和一个可直视太阳全色谱段通道的调节;通过调焦轮机构进行焦距调整,可实现1.5m到无穷远范围的清晰成像;增设星上在轨定标功能,提高成像质量和采集数据的可靠性。滤光轮、调焦轮机构、星上在轨定标这三种新技术都是首次应用于我国深空探测。

    .火星表面成分探测仪(参考资料24567

    根据公开报道,火星表面成分探测仪由中科院上海技术物理研究所负责总体研制,中科院西安光机所、上海光机所和长春光机所负责了部分组件的研制。下面进行简要介绍。

    据中科院上海技术物理研究所报道(参考资料5),该所中科院空间主动光电技术重点实验室承研了火星表面成分探测仪。火星表面成分探测仪是火星车上的主要有效载荷之一,包括舱外的二维指向镜、光学头部、定标样品和舱内的光谱仪和主控等4个单机,结合了主动激光诱导击穿光谱探测和被动短波红外光谱探测技术,同时在原子尺度上和分子尺度上对物质成分开展分析,对着陆区的火星表面元素、矿物和岩石等开展高精度的科学探测,对研究火星的形成、地质的长期演变过程等具有重要的科学意义。主要技术指标和美国毅力号火星车上的SuperCam载荷相当。

    据中科院长春光机所网站报道(参考资料6),该所光栅中心承担了火星表面成分探测仪上的三种不同规格的高精度光栅研制工作,作为探测仪的核心光学元件,该光栅具有高衍射效率、低杂散光、高波前质量等特点,光栅的槽型要求苛刻,要求在温差一百摄氏度的情况下正常工作。

    据中科院网站报道(参考资料7),高能、高光束质量脉冲激光器是火星表面成分探测仪的关键组件,但此前国际上并没有类似激光器的在轨报道。中科院上海光机所历时3年刻苦攻关,研制出低温敏、高光束质量全固态脉冲激光器。该激光器是国际上输出能量最高、工作温度最宽的火星探测激光器。经各项测试,激光器的技术指标满足火星岩石成分探测需求。

    据中科院西安光机所网站报道(参考资料4),该所承担了火星表面成分探测仪显微相机组件的研发任务。显微相机组件解决了火星显微相机焦平面组件零下130摄氏度存储和零下80摄氏度工作的重大难题。

    “祝融号”火星车已经成功着陆,科学探测仪器也将陆续开始科学探测,让我们共同期待他们传回来自火星表面的精美大片和科学数据吧!

    参考资料:

    1.李春来,刘建军等.中国首次火星探测任务科学目标与有效载荷配置[J].深空探测学报,2018,5(5):406-412.

    2.Zou Yongliao,Zhu Yan,et al.,2021.Scientific objectives and payloads of Tianwen-1,China’s first Mars exploration mission.Advances in Space Research 67 (2021) 812–823.

    3.Xiao Liang,Wangli Chen,et al.,2021.The Navigation and Terrain Cameras on the Tianwen-1 Mars Rover.Space Sci Rev (2021) 217:37.

    4.http://opt.cas.cn/gb2019/xwzx/cmdt/202008/t20200803_5649271.html.

    5.http://www.sitp.cas.cn/kjzdgdsys/xwtz/kyjz/202009/t20200915_5697278.html.

    6.http://www.ciomp.cas.cn/xwdt/zhxw/202007/t20200728_5647077.html.

    7.http://www.cas.cn/cm/202007/t20200723_4754040.shtml?from=timeline.

    原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/dHDT7QZt983HaDxZCv9JiQ



  • 发布日期:2021-05-15 浏览: 203