火星探测：首幅图像揭示火星地貌，达成变形测试，奠定基础

在深空探测领域，月球与地球的距离约为36万—40万千米，火星距地球为5600万—4亿千米，地火最远距离约为地月距离的1000倍。发射信号的衰减与距离的平方成正比，相同发射功率的信号到达地球将非常微弱。如何精准地接收来自地球的遥控信号并向地球发射科学探测数据，八院电子所承担的定向天线分系统交出了一份满意的答卷，形象一点说，定向天线就相当于人的“耳朵”，收发共用，是火星和地球的信息枢纽。

这个天线“挺灵活”。火星探测对数据传输任务来说是一项严峻的挑战，为了让火星轨道上环绕器发出的信号增强，必须增大天线的增益。综合考虑环绕器空间布局，电子所创造性地采用了一种嵌入式反射面共形设计思路，大天线反射面当作卫星系统结构的一个侧面，天线就像隐身在环绕器舱体表面一样，充分利用了环绕器的有限空间资源，在环绕器重量体积受限的约束下，实现了国内火星探测领域最大的反射面天线。

▲ 这是国家航天局公布的“天问一号”在距离火星约220万公里处获取的首幅火星图像及火星部分标志性地貌标示。(新华社发)

这个天线“精度高”。真空高低温变形是确保天线增益不变的前提。通过仿真分析、设计保证、加工过程控制等技术，确保了设计参数，但随之而来的问题是，如何测量。在-140℃以下真空超低温环境下2.5米大口径反射面天线的变形测试成为难点。在技术难度大、进度紧张的情况下，天线研制团队对测试验证开展了技术攻关，在短时间内就完成了测试方案。首先进行摸底试验，团队夜以继日地驻守在试验中心热真空实验室，通宵达旦地开展了大量验证。通过摸底测试找到了薄弱环节，大家放弃了“五一”“端午”等休息时间，多次往返京沪两地，和设备研制厂家进行深入沟通，协调完成测试设备的优化改进。在2018年7月，完成了在轨30种高低温工况测试验证，试验取得了圆满成功。此次试验，为定向天线在轨工作性能分析打下坚实的基础，也为后续其他型号更高频率、更高精度要求的型面设计和测试奠定了坚实基础。

这个天线“特抗冻”。由于火星环绕器在轨道上光照时间短，天线会面临低于-140℃的温度环境，而对于大口径天线无法采取常规的控温办法，只能硬抗。为了验证大口径反射面的极端低温适应能力，采用了卫星专用的4米真空罐开展了热真空试验；为了让产品更放心，团队专门开展了液氮储存试验，直接看到了极低温对方向图的影响，并利用形变数据进行方向图仿真，最终大反射面的“抗冻”能力让大家松了口气，一颗悬在空中的“心”终于可以放下来了。正是科研人员这种严谨务实、一丝不苟的工作态度，让初样时期的“风险”产品变成了“放心”产品。

▲ 这是国家航天局公布的“天问一号”在距离火星约220万公里处获取的首幅火星图像及火星部分标志性地貌标示。(新华社发)(www.xing528.com)

这个天线“精度高”。真空高低温变形是确保天线增益不变的前提。通过仿真分析、设计保证、加工过程控制等技术，确保了设计参数，但随之而来的问题是，如何测量。在-140℃以下真空超低温环境下2.5米大口径反射面天线的变形测试成为难点。在技术难度大、进度紧张的情况下，天线研制团队对测试验证开展了技术攻关，在短时间内就完成了测试方案。首先进行摸底试验，团队夜以继日地驻守在试验中心热真空实验室，通宵达旦地开展了大量验证。通过摸底测试找到了薄弱环节，大家放弃了“五一”“端午”等休息时间，多次往返京沪两地，和设备研制厂家进行深入沟通，协调完成测试设备的优化改进。在2018年7月，完成了在轨30种高低温工况测试验证，试验取得了圆满成功。此次试验，为定向天线在轨工作性能分析打下坚实的基础，也为后续其他型号更高频率、更高精度要求的型面设计和测试奠定了坚实基础。

这个天线“特抗冻”。由于火星环绕器在轨道上光照时间短，天线会面临低于-140℃的温度环境，而对于大口径天线无法采取常规的控温办法，只能硬抗。为了验证大口径反射面的极端低温适应能力，采用了卫星专用的4米真空罐开展了热真空试验；为了让产品更放心，团队专门开展了液氮储存试验，直接看到了极低温对方向图的影响，并利用形变数据进行方向图仿真，最终大反射面的“抗冻”能力让大家松了口气，一颗悬在空中的“心”终于可以放下来了。正是科研人员这种严谨务实、一丝不苟的工作态度，让初样时期的“风险”产品变成了“放心”产品。

▲ 这是国家航天局公布的“天问一号”在距离火星约220万公里处获取的首幅火星图像及火星部分标志性地貌标示。(新华社发)

这个天线“精度高”。真空高低温变形是确保天线增益不变的前提。通过仿真分析、设计保证、加工过程控制等技术，确保了设计参数，但随之而来的问题是，如何测量。在-140℃以下真空超低温环境下2.5米大口径反射面天线的变形测试成为难点。在技术难度大、进度紧张的情况下，天线研制团队对测试验证开展了技术攻关，在短时间内就完成了测试方案。首先进行摸底试验，团队夜以继日地驻守在试验中心热真空实验室，通宵达旦地开展了大量验证。通过摸底测试找到了薄弱环节，大家放弃了“五一”“端午”等休息时间，多次往返京沪两地，和设备研制厂家进行深入沟通，协调完成测试设备的优化改进。在2018年7月，完成了在轨30种高低温工况测试验证，试验取得了圆满成功。此次试验，为定向天线在轨工作性能分析打下坚实的基础，也为后续其他型号更高频率、更高精度要求的型面设计和测试奠定了坚实基础。

这个天线“特抗冻”。由于火星环绕器在轨道上光照时间短，天线会面临低于-140℃的温度环境，而对于大口径天线无法采取常规的控温办法，只能硬抗。为了验证大口径反射面的极端低温适应能力，采用了卫星专用的4米真空罐开展了热真空试验；为了让产品更放心，团队专门开展了液氮储存试验，直接看到了极低温对方向图的影响，并利用形变数据进行方向图仿真，最终大反射面的“抗冻”能力让大家松了口气，一颗悬在空中的“心”终于可以放下来了。正是科研人员这种严谨务实、一丝不苟的工作态度，让初样时期的“风险”产品变成了“放心”产品。