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2022世界航天獎被授予天問一號團隊

第73屆國際宇航大會18日至22日在法國巴黎舉行。國際宇航聯(lián)合會21日專門為獲得該組織年度最高獎、2022年度“世界航天獎”的中國天問一號火星探測團隊舉辦成果介紹會。

“世界航天獎”旨在表彰在航天科學(xué)、航天技術(shù)、航天醫(yī)學(xué)、航天工程管理等領(lǐng)域取得杰出成就的航天科技人員。

9月18日，國際宇航聯(lián)合會在第73屆國際宇航大會開幕式上，將2022年度“世界航天獎”授予了中國天問一號火星探測團隊。國際宇航聯(lián)合會表示，天問一號火星探測團隊為成功探索火星提供了創(chuàng)新性的選擇，并為推進深空探測技術(shù)作出了杰出貢獻。

天問一號應(yīng)用材料

超輕質(zhì)的蜂窩增強低密度燒蝕防熱材料：應(yīng)用于火星探測器上氣動加熱最嚴重的大底結(jié)構(gòu)及大底拐角部位。

作用：在探測器著陸的階段，該材料表面與火星大氣摩擦并發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，帶走大量的熱量;同時該材料還具有良好的保溫隔熱性能，將熱浪排除在探測器之外，有效保護探測器不被燒壞。

連續(xù)纖維增強中密度防熱材料：應(yīng)用在需要維持探測器整體形狀的上下邊緣和結(jié)構(gòu)的支撐部位以及背罩防熱結(jié)構(gòu)的艙蓋、封邊環(huán)、埋件、螺塞等零部件。

作用：該材料相比低密度材料強度更高，密度為0.9g/cm3，兼顧了耐燒蝕和承載能力。

超輕質(zhì)的燒蝕防熱涂層材料：應(yīng)用在氣動加熱較為緩和的背景部位。

作用：涂層密度為0.28g/cm3，熱導(dǎo)率為0.06W/(m·k)，隔熱性能優(yōu)良，對著陸器的減重也起到重要作用。

特種吸能合金：應(yīng)用于著陸機構(gòu)。

作用：該合金具有突出的強韌性、輕質(zhì)性和吸能性，可吸收探測器著陸的沖擊能。

高性能碳化硅基增強鋁基復(fù)合材料：應(yīng)用于探測器高精密儀器。

作用：重量輕、強度高、剛性好、寬溫度范圍下尺寸穩(wěn)定，滿足“天問一號”長時間運行時對關(guān)鍵機構(gòu)的材料需求。

鋁硅封裝外殼：應(yīng)用于探測器著陸系統(tǒng)的TR組件等核心元器件封裝解決方案。

作用：保障探測器著陸系統(tǒng)電路的安全，為器件內(nèi)部電路穿上安全可靠的保護衣，保障探測器在火星的安全平穩(wěn)著陸。

新型鋁基碳化硅復(fù)合材料：用于火星車結(jié)構(gòu)、機構(gòu)、儀器等幾十種零部件。

作用：火星車要在工況復(fù)雜的火星表面長距離行走，這對火星車材料的輕量化、高強韌性、高尺寸穩(wěn)定性、耐沖擊性提出了極高的要求，傳統(tǒng)鋁、鈦合金難以兼顧綜合要求，新型鋁基碳化硅復(fù)合材料可勝任。

新型鎂鋁合金：用于探測器結(jié)構(gòu)。

作用：世界上最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，可實現(xiàn)探測器輕量化。

高精尖鋁材(蒙皮板、自由鍛件、超大規(guī)格板、鍛環(huán)、鋁鋰合金)：應(yīng)用于探測器。

作用：保障天問一號火星探測器長期的太空行駛及完成著陸。

有機熱控涂層：航天器外表面及儀器表面。

作用：探測器在進入軌道后，處于地球大氣層以外的超高真空空間環(huán)境，朝向太陽的部分表面溫度非常高，而背向太陽的部分表面溫度非常低，導(dǎo)致航天器“冰火兩重天”。該材料可以保證探測器能夠在極端復(fù)雜的溫度下保持正常工作，通過調(diào)控溫度達到熱控需求。

納米氣凝膠：用于火星車。

作用：很輕、隔熱性能好，在探測器“落”與“巡”兩項任務(wù)中發(fā)揮作用。

聚合物智能復(fù)合材料：用于可展開柔性太陽能電池系統(tǒng)。

作用：實現(xiàn)柔性太陽能電池的鎖緊、釋放和展開，以及展開后高剛度可承載等功能。

天問一號發(fā)展歷程

歷史背景

2011年11月9日，中國研制的首個火星探測器“螢火一號”同俄羅斯“福布斯-土壤”號探測器于哈薩克斯坦境內(nèi)的拜科努爾發(fā)射場搭乘俄運載火箭發(fā)射升空。然而由于搭載的俄羅斯“福布斯-土壤”火星探測器出現(xiàn)故障，“螢火一號”未能進入預(yù)定軌道，任務(wù)宣告失敗。之后，隨著中國大型運載火箭和深空探測網(wǎng)等瓶頸取得突破，中國規(guī)劃自主發(fā)射火星探測器。

《2016中國的航天》白皮書明確提出：實施中國首次火星探測任務(wù)，突破火星環(huán)繞、著陸、巡視探測等關(guān)鍵技術(shù)。計劃2020年發(fā)射首顆火星探測器，實施環(huán)繞和巡視聯(lián)合探測。開展火星采樣返回、小行星探測、木星系及行星穿越探測等的方案深化論證和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，適時啟動工程實施，研究太陽系起源與演化、地外生命信息探尋等重大科學(xué)問題。

研制歷程

2016年1月11日，中國首次火星探測任務(wù)正式獲得國家批準(zhǔn)立項。任務(wù)要求通過一次發(fā)射任務(wù)實現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視，對火星開展全球性、綜合性的環(huán)繞探測，在火星表面開展區(qū)域巡視探測。計劃于2020年7-8月間擇機發(fā)射，2021年登陸火星。

中國按計劃推進火星探測工程，火星探測器和用于發(fā)射的長征五號運載火箭分別由中國航天科技集團有限公司五院和一院抓總研制。

2020年4月，中國國家航天局明確計劃通過長征五號遙四運載火箭發(fā)射“天問一號”探測器 [13] 。天問一號由一部軌道飛行器和一輛火星車構(gòu)成。天問一號火星探測任務(wù)要一次性完成“繞、落、巡”三大任務(wù)。

2020年7月14日，火星探測器“天問一號”運抵文昌航天發(fā)射場。

2020年7月22日，中國火星探測工程正式對外公布“中國首次火星探測任務(wù)天問一號1:1著陸平臺和火星車”信息。

2020年7月23日12時41分，長征五號遙四運載火箭搭載天問一號探測器發(fā)射升空，飛行2000多秒后，成功將探測器送入預(yù)定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了中國自主開展行星探測的第一步。

2022年5月5日，月球探測工程地面應(yīng)用系統(tǒng)公開發(fā)布天問一號第十批科學(xué)探測數(shù)據(jù)。本次發(fā)布的數(shù)據(jù)由地面應(yīng)用系統(tǒng)生產(chǎn)制作，包括環(huán)繞器上的火星離子與中性粒子分析儀、中分辨率相機、火星礦物光譜分析儀，火星車上的導(dǎo)航地形相機、火星氣象測量儀、火星車次表層探測雷達在2022年3月獲取的科學(xué)數(shù)據(jù);以及環(huán)繞器上的火星能量粒子分析儀在2020年7月~2022年3月，火星車上的火星表面磁場探測儀在2021年6月~12月獲取的科學(xué)數(shù)據(jù);共計9642個數(shù)據(jù)文件，總數(shù)據(jù)量124.28GB。