5月(yue)15日，執行我(wo)國(guo)..火星探(tan)測任(ren)務的(de)天(tian)問一號(hao)探(tan)測器在火星烏托邦(bang)平原(yuan)南部預選著陸區著陸，邁出了我(wo)國(guo)星際探(tan)測征程(cheng)的(de)重要一步。后續，祝融號(hao)火星車將(jiang)依(yi)次(ci)開(kai)展對(dui)著陸點全(quan)局成像、自(zi)檢駛離著陸平臺并開(kai)展巡視探(tan)測。

火星探測(ce)器應急信標裝置(zhi)研制團隊負責人、副總設(she)計師(shi)、南(nan)京航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天(tian)(tian)大學航(hang)(hang)天(tian)(tian)學院(以下簡稱“南(nan)航(hang)(hang)航(hang)(hang)天(tian)(tian)學院”)副院長王寅走出北(bei)京航(hang)(hang)天(tian)(tian)指(zhi)揮控制中心(xin)的(de)(de)觀測(ce)現場時，仍難掩激(ji)動(dong)和喜悅：“心(xin)情非常激(ji)動(dong)!在探測(ce)器著陸的(de)(de)時候，所有人都鼓掌擁(yong)抱!”

中(zhong)國(guo)首創“會(hui)打電話(hua)的黑匣子”

王寅所帶(dai)領(ling)的(de)(de)團隊研制的(de)(de)應急信(xin)標裝(zhuang)置能在天問一(yi)號探測器非預期著陸時(shi)傳輸數(shu)據(ju)，就(jiu)像是個(ge)“會打電話的(de)(de)黑(hei)匣子”。

王寅介紹：“火星(xing)探測器(qi)(qi)信(xin)(xin)標裝置(zhi)是(shi)世界(jie)上(shang)..航天(tian)器(qi)(qi)應(ying)(ying)用(yong)的(de)應(ying)(ying)急通(tong)信(xin)(xin)載(zai)荷，它的(de)主要功能和飛機(ji)上(shang)的(de)黑匣(xia)子(zi)(zi)相(xiang)似，但(dan)是(shi)又有所區別(bie)。飛機(ji)上(shang)的(de)黑匣(xia)子(zi)(zi)不能主動傳輸數據(ju)，只(zhi)能發送(song)一(yi)個定位的(de)信(xin)(xin)號，用(yong)于被(bei)搜索。而信(xin)(xin)標裝置(zhi)可以發送(song)關鍵的(de)數據(ju)和信(xin)(xin)號，被(bei)火星(xing)的(de)環繞器(qi)(qi)接收，解讀其中的(de)關鍵數據(ju)。”

應急信標(biao)裝置要(yao)在(zai)天問一(yi)號著陸火星時抵抗高強(qiang)度的沖擊，要(yao)能(neng)(neng)在(zai)火星零下(xia)一(yi)百三十度的環境(jing)下(xia)生(sheng)存好幾天，在(zai)體(ti)積盡可(ke)能(neng)(neng)小的同時還要(yao)保持通信暢通，這是(shi)中(zhong)國獨創的設計(ji)。

“這是對研制團隊極(ji)大的(de)(de)(de)技術挑戰。信標裝置測(ce)控系統的(de)(de)(de)模(mo)塊和(he)同(tong)類型的(de)(de)(de)產品相比(bi)，重量上要(yao)求減小(xiao)20倍以上。在(zai)這樣(yang)(yang)一(yi)(yi)個(ge)極(ji)小(xiao)的(de)(de)(de)空間(jian)里(li)面，我們做得越小(xiao)就(jiu)越難。”王(wang)寅(yin)說，“這是一(yi)(yi)個(ge)結構、尺(chi)(chi)寸、材料相互組合和(he)優化的(de)(de)(de)創(chuang)新(xin)過程。材料的(de)(de)(de)特性選擇不(bu)同(tong)，材料的(de)(de)(de)尺(chi)(chi)寸不(bu)同(tong)，.后它(ta)對于沖(chong)擊的(de)(de)(de)吸(xi)收(shou)能(neng)力也是不(bu)一(yi)(yi)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)。另外，保(bao)溫和(he)抗(kang)沖(chong)擊是兩(liang)個(ge)相反(fan)的(de)(de)(de)需求。要(yao)想(xiang)保(bao)溫，材料就(jiu)要(yao)比(bi)較(jiao)柔軟，就(jiu)像羽絨服(fu)一(yi)(yi)樣(yang)(yang)，非常(chang)軟但(dan)(dan)是不(bu)能(neng)抗(kang)沖(chong)擊。要(yao)想(xiang)抗(kang)沖(chong)擊就(jiu)需要(yao)堅硬(ying)的(de)(de)(de)材料，但(dan)(dan)保(bao)溫性能(neng)就(jiu)比(bi)較(jiao)差(cha)。怎(zen)樣(yang)(yang)在(zai)這兩(liang)種需求中找(zhao)到平衡(heng)點，是一(yi)(yi)件非常(chang)困難的(de)(de)(de)事(shi)情。”

面對困(kun)難(nan)義無反顧

在(zai)(zai)南航航天學院的(de)實驗室里，記(ji)者見(jian)到(dao)了(le)應(ying)急信標裝置的(de)試(shi)驗件。它(ta)不到(dao)4公斤，像個(ge)精致的(de)小保溫桶，在(zai)(zai)成型之(zhi)前，經歷了(le)無數(shu)次的(de)更新迭代。

電子系統是應急信標裝置的(de)中樞(shu)神(shen)(shen)經，不(bu)(bu)能(neng)出一(yi)絲差錯。南航(hang)航(hang)天學院(yuan)(yuan)(yuan)副(fu)教授王小濤就是負責這(zhe)個“中樞(shu)神(shen)(shen)經系統”的(de)主任(ren)設(she)計(ji)師(shi)。要(yao)在不(bu)(bu)到兩年的(de)時間里完成一(yi)個沒有可(ke)借鑒(jian)先例、一(yi)切從零開始的(de)超高(gao)難度任(ren)務(wu)，看(kan)似不(bu)(bu)可(ke)能(neng)，但(dan)火星探測(ce)器(qi)系統總指揮、總設(she)計(ji)師(shi)顧問、南航(hang)航(hang)天學院(yuan)(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)(yuan)長葉培建院(yuan)(yuan)(yuan)士(shi)打下的(de)“強心針”讓這(zhe)支平均年齡(ling)30歲出頭的(de)年輕(qing)團隊在面對困難，甚至是危(wei)險時仍(reng)然(ran)義(yi)無反顧。

“2019年年初(chu)，葉院士在我(wo)(wo)們(men)整個火星項目(mu)團隊開會時(shi)(shi)強(qiang)調，我(wo)(wo)們(men)年初(chu)的(de)時(shi)(shi)候一(yi)定(ding)要堅定(ding)信(xin)念，就是我(wo)(wo)們(men)一(yi)定(ding)要成功。只(zhi)有這樣，經過(guo)一(yi)年的(de)不斷努力，我(wo)(wo)們(men)才必(bi)定(ding)能成功。”王小濤回憶(yi)。

高(gao)速沖擊(ji)實(shi)驗要用火炮(pao)發射(she)信(xin)(xin)標(biao)，來模擬火星探測器(qi)異常著(zhu)陸時的(de)(de)速度，保證信(xin)(xin)標(biao)在高(gao)速沖擊(ji)下內部結構(gou)不(bu)散架，安全完成(cheng)信(xin)(xin)息傳輸任務。團隊負責人(ren)王(wang)寅說：“這(zhe)個(ge)實(shi)驗整(zheng)整(zheng)做了(le)一個(ge)月。炮(pao)管(guan)的(de)(de)口徑(jing)和(he)信(xin)(xin)標(biao)的(de)(de)尺寸不(bu)匹配(pei)，為了(le)解決這(zhe)個(ge)問題，.后我們(men)給信(xin)(xin)標(biao)做了(le)一個(ge)外殼，再(zai)通過火炮(pao)發射(she)出去(qu)。在離開(kai)火炮(pao)炮(pao)管(guan)以(yi)后，外殼和(he)信(xin)(xin)標(biao)能夠脫離。”

應急(ji)信標(biao)裝置主任設計師(shi)、南航航天學院(yuan)副教授張(zhang)子(zi)建透(tou)露，曾經有一(yi)(yi)次高速沖擊實驗(yan)著(zhu)實讓他后(hou)怕：“當時(shi)要近距離拍攝，大家找(zhao)了(le)一(yi)(yi)個紙箱子(zi)在(zai)高速相(xiang)機前擋著(zhu)。有一(yi)(yi)次有個碎石一(yi)(yi)樣的(de)東(dong)西反彈，打(da)到相(xiang)機支架的(de)鎖(suo)扣上，一(yi)(yi)下子(zi)就把鎖(suo)扣打(da)沒了(le)。但是你還(huan)必須在(zai)那兒摁開(kai)關，它只記(ji)錄(lu)幾秒鐘的(de)時(shi)間。”

絕不帶著問題上天

離探測器(qi)轉運到海南的(de)文昌(chang)航(hang)天發射(she)場只有(you)兩周左右的(de)時間(jian)，絕(jue)大多數(shu)的(de)測試都已經完成(cheng)，就(jiu)在應(ying)急信標(biao)裝(zhuang)置即將交付時，王寅(yin)面(mian)臨一個重(zhong)大抉擇。

王寅說：“.后幾次綜(zong)合測試時，我們在信(xin)標的(de)(de)通信(xin)上發(fa)現了(le)一個(ge)小(xiao)的(de)(de)問題(ti)(ti)(ti)，就是(shi)(shi)傳輸的(de)(de)數(shu)據(ju)并不是(shi)(shi)很完整。由于數(shu)據(ju)是(shi)(shi)重(zhong)復(fu)發(fa)送的(de)(de)，并不影響它的(de)(de)使用。當時想到的(de)(de)是(shi)(shi)，既(ji)然(ran)數(shu)據(ju)傳輸不完整，那么(me)一定存在問題(ti)(ti)(ti)，不能(neng)夠帶著(zhu)問題(ti)(ti)(ti)上天。但(dan)是(shi)(shi)如果推倒重(zhong)來(lai)，那么(me)后面還需(xu)要(yao)再次補充測試，留給(gei)我們的(de)(de)時間非常少。這在當時是(shi)(shi)一個(ge)非常困難的(de)(de)決定，.后我們還是(shi)(shi)把信(xin)標取回來(lai)重(zhong)新(xin)檢測，把問題(ti)(ti)(ti)找(zhao)出來(lai)。”

出(chu)現(xian)(xian)(xian)問(wen)題的是(shi)王(wang)小濤負(fu)責的電路(lu)系統。王(wang)小濤說：“當時(shi)我(wo)們(men)連夜趕到(dao)(dao)北(bei)京去(qu)，到(dao)(dao)了(le)(le)賓館接近12點了(le)(le)，但是(shi)大家(jia)都沒有休息(xi)，直接動(dong)手去(qu)連接調試。結果測了(le)(le)一天一夜，總覺著它沒有問(wen)題，但是(shi)后來(lai)繼(ji)續測就發現(xian)(xian)(xian)和正常的不(bu)太(tai)一樣了(le)(le)。回到(dao)(dao)南(nan)京后繼(ji)續變化條件反復測，每天都要測好多遍，.終找到(dao)(dao)了(le)(le)電磁(ci)兼容的一個關鍵地方(fang)。后來(lai)我(wo)們(men)把(ba)通信的協議稍微修改了(le)(le)一下，就再也沒有出(chu)現(xian)(xian)(xian)問(wen)題了(le)(le)。”