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天问着陆火星,搭载13种科学仪器

5月15日,经过漫长的“奔火”和环绕火星的旅途后,我国火星探测任务天问一号探测器携“祝融”号首辆火星车,在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆,首次留下了中国印迹。后续,这辆以中国神话传说中火神命名的火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检、驶离着陆平台并开展巡视探测。

着陆火星.gif着陆火星.gif

  探测火星不仅是工程任务的突破,更是行星科学领域的突破。这次天问一号探测器由环绕器和着陆巡视器组成,着陆巡视器包括“祝融号”火星车及进入舱,总质量约5吨。

  环绕器携带了7台科学仪器

  天问一号探测器携带了13种科学载荷,其中7种在火星上空的环绕器上,分别是中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、火星矿物光谱探测仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪。

  01 高分辨率相机

  它用于拍照火星表面重点区域精细观测图像,研究火星地形地貌和地质构造。

  02 中分辨率相机

  它用于探测火星地形地貌及其变化,绘制火星全球遥感影像图。

  03 火星矿物光谱探测仪

  它用于分析研究火星整体化学成分与化学演化历史、火星矿物组成与分布以及析火星资源及其分布区。

  04 次表层探测雷达

  用于探测研究火星的内部结构、主要成分以及火星表面地形等。

  05 火星磁强计

  它用于探测研究火星电离层和火星空间磁场环境等。

  06 火星能量粒子分析仪

  它用于绘制火星全球和地火转移轨道不同种类能量粒子辐射的空间分布图,研究近火星空间环境和地火转移轨道能量粒子的能谱、元素成分和通量的特征及其变化规律。与其它几台仪器等联合起来,还能够用于研究近火星空间能量粒子辐射与大气的关系,太阳风暴能量粒子事件对火星大气逃逸的影响与相互作用的规律,火星粒子加速与输运过程。

  07 火星离子与中性粒子分析仪

  它用于研究太阳风和火星大气相互作用、火星激波附近中性粒子加速机制,以及火星等离子体中的粒子特性等。

  “祝融号”携带了6台科学仪器

  6种科学载荷分布在“祝融号”火星车上,分别是多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪、地形相机。这些探测器有五大使命,涉及火星空间环境、地表形貌特征、土壤表层结构等领域研究,将带来火星的第一手资料。其中与气象有关的研究项目将收集有关温度、气压、风速和风向的大气数据,并研究火星的磁场和重力场,这些也将解答大众的好奇——火星究竟是什么样的气候。

火星车6种科学探测仪器.gif火星车6种科学探测仪器.gif

火星车6种科学探测仪器

火星车科学探测仪器位置图.jpg火星车科学探测仪器位置图.jpg

火星车科学探测仪器位置图

中国火星车有效载荷和主要技术指标.jpg中国火星车有效载荷和主要技术指标.jpg

中国火星车有效载荷和主要技术指标

  01 次表层探测雷达

  它用于对火星地下一定深度进行探测,从而研究巡视区火星表层、次表层地质分层结构与组成类型。

  02 地形相机

  导航地形相机由北京控制工程研究所研制。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。

  03 多光谱相机

  根据中科院西安光机所官网报道,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。

  04 火星气象测量仪

  它用于研究火星表面气候特征,监测火星表面声音。

  05 火星表面磁场探测仪

  它用于探测研究着陆区火星磁场、火星空间磁场和火星内部局部构造。

火星表面成分探测仪.jpg火星表面成分探测仪.jpg

火星表面成分探测仪

  06 火星表面成分探测仪

  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,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(LIBS)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。

  中科院长春光机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。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。中科院西安光机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。

  天问一号探测器的成功“落火”迈出了我国星际探测征程的重要一步。“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!



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