“千里眼”“體檢師”保駕護航

在天問一號進入火星大氣後，距火星表面約7km高度時，航天科工二院25所研發的相控陣敏感器便開始工作，持續提供相對於火星表面多個方向的距離、速度數據，用於航天器的減速、懸停和軟着陸控制，直至着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着陸巡視器進入艙着陸平台的下方，作用範圍十幾千米，可謂火星探測器的太空“千里眼”，和其他不同原理的測量敏感器一起，密切配合，“接力”引導航天器平安落地。

據相控陣敏感器總工程師孫武介紹，這是國內首次將相控陣體制雷達應用於地外天體着陸測量。與此前的載人航天工程任務不同，火星和地球之間距離遙遠，通信存在十幾分鐘的時延，在地球上無法控制着陸過程，必須讓着陸巡視器自主完成這段旅程，對敏感器提出的要求極為苛刻。

“相比於國內外已有的着陸測量雷達，相控陣體制的雷達天線由多個輻射單元組成，就像生物學中蜻蜓的複眼，具有波束掃描快、指向靈活、目標容量大、抗干擾能力強等特點。”孫武詳細介紹了新體制敏感器的技術優勢。

“25所研製的相控陣敏感器能在預設的9個方向上任意快速切換，通過軟件定義，在每個測量週期即時選取4個最優方向，測量距離速度信息，從而快速修正航天器的姿態測量誤差，準確地找到火星的水平面，確保着陸器的方向控制準確無誤。”

此外，火星上時常會發生劇烈的塵暴天氣，在天問一號靠近火星表面時，航天器發動機噴射也會激起地面的粉塵和沙礫，對探測傳感器造成影響。

“微波信號體制應對這種環境具有相對優勢，”孫武説，“我們針對火星環境對產品進行綜合優化，並在沙漠戈壁通過直升機氣流模擬試驗了在沙塵暴天氣中的工作狀態，確保測量的可靠性。”

此次使用的相控陣敏感器更加小型化、輕量化。“相當於用1套設備完成9套傳統設備的功能。”相控陣敏感器設計師賈學振介紹，“這意味着航天器可以攜帶更多科學載荷和燃料，完成更多的探測任務。”

種類繁多、數量驚人的科學探測信號如何接收、怎麼處理？這要依賴於國家天文台、地面接收站構建的火星探測地面應用系統。接收站如同是“眼睛”，遙望星河、接收信號；天文台好比是“大腦”，調度任務、處理信號。將火星端的圖像、光譜、磁強信號，接收轉化為地球端可顯示的圖片、波形。

而保障這套地面應用系統正常運轉，為其做“體檢”的正是中國航天科工三院304所軟件評測團隊。

為了全面模擬多任務併發的信號接收處理情況，團隊在測試平台搭建、仿真數據模擬等既有經驗基礎上，用各種方法輪番“考驗”這套系統，隱藏在軟件內部的漏洞無所遁形。據相關人員介紹，在此前的“體檢”中陸續發現百餘處軟件問題和隱患，將問題暴露於發生之前，守住了地面應用系統的“質量關”。

（本報記者 詹 媛）