来源:新华社

火星探测器着陆火星表面模拟图(新华社记者金5月15日摄)

田文一号探测器成功登陆火星，具有高精度测量能力的相控阵传感器备受关注。相控阵传感器作为位置和速度测量的重要手段，在着陆阶段持续为航天器提供高精度测量数据，成功帮助着陆巡视器安全着陆火星表面。

相控阵传感器安装在火星着陆巡视器进入舱的着陆平台下，作用范围十几公里，可谓火星探测器的“千里眼”。它与其他不同原理的测量传感器密切配合，中继并引导航天器安全点火。

相控阵传感器在飞船进入火星大气层后距离火星表面只有几公里时开始工作，持续提供相对于火星表面各个方向的距离和速度数据，用于控制飞船减速、悬停和软着陆，直至着陆巡视器在距离火星表面约5米处着陆。

飞船从大约125公里空的高度进入火星大气层，速度高达每秒5.9公里。短短几分钟，就是火星探测中技术难度最大的关键时刻。

中国航天科技集团二院25所相控阵传感器总工程师孙武介绍，这是我国首次将相控阵雷达应用于地外天体着陆勘测。与以往的载人航天工程不同的是，火星与地球的距离较远，通信有十分钟的时间延迟，所以着陆过程无法在地球上控制，着陆巡视器必须独立完成这一惊险旅程，对传感器的要求极为苛刻。

“与国内外现有的着陆雷达相比，相控阵系统的雷达天线由多个辐射单元组成，就像生物学中蜻蜓的复眼一样，具有波束扫描快、指向灵活、目标容量大、抗干扰能力强等特点。”孙武说。

25.研制的相控阵传感器可以在九个预设方向上任意快速切换。通过软件定义，可以在每个测量周期内实时选择4个最优方向测量距离和速度信息，从而快速修正航天器的姿态测量误差，准确找到火星水平面，保证着陆器方向控制准确。

25所相控阵传感器总设计师刘佳透露，火星着陆巡视器在下降过程中将经历多种工作环境。与之前的登月任务相比，由于火星的引力比月球大，着陆加速度会更快，所以需要利用火星大气层进行降落伞减速。当降落伞在高速下降过程中打开时，飞船会因减速冲击而剧烈摆动，这是影响着陆成败的关键时刻。

“这时，在相控阵传感器的测量方向上，距离会发生很大变化，同时一些测量信号会打到地平线以上，探测不到目标。”刘佳说:“对于相控阵传感器来说，就像一个快速的摆动，眼睛要看清楚地上一页纸上写的字。”

5月15日，航天科研人员在北京航天控制中心指挥大厅庆祝中国首次火星探测任务成功登陆火星。新华社记者金摄

此外，火星上还经常发生严重的沙尘暴。当巡视着陆器接近火星表面时，航天器发动机的喷流也会搅动地面的灰尘和碎石，影响探测传感器。

"微波信号系统在处理这种环境方面具有比较优势."孙武说:“在此前提下，产品在信号频段选择上经过了充分的对比和论证，通过多种算法进行了综合优化，并在戈壁沙漠通过直升机气流模拟测试了沙尘暴天气下的工作状态，保证了测量的可靠性。”

同时，相控阵传感器采用高密度集成的瓦式收发模块，大大提高了小型化和轻量化水平。“相当于用一套设备完成九套传统设备的功能。”25所设计师贾说:“这意味着航天器可以携带更多的科学载荷和燃料，完成更多的探索任务。”

记者:胡哲