面对极端温差，天问一号是如何舒舒服服实现奔火之旅的？

随着2月10日“天问一号”火星探测器成功被火星捕获，我国首次火星探测实现了“绕、着、巡”第一步“绕”的目标。

漫长的奔火之旅中，面对极端温度环境与超远距离热控制的难题，天问一号是如何保温，不让自己冻坏的？中国航天科技集团八院热控团队为探测器穿上的最新款超轻超薄 “羽绒服”，给热控系统开启了“自动驾驶”功能，成功破解了超低温环境下的热控自适应和超远距离热控自主管理难题。一下为“天问一号”的奔火之路，营造了温暖如春的“冬季”旅行环境。

专家表示，天问一号环绕器在地球附近受到太阳辐射最大，抵达火星附近受到太阳辐射最小，导致探测器外部面对的温差巨大，阴影期探测器上的极端低温低达-180℃。另一方面，由于火星轨道存在约2小时的超长阴影期，阴影期间接受不到太阳光照，导致无法储存能源，如何使环绕器既能适应地球附近的高温，又能适应火影期的极端低温，都是摆在热控设计师面前的难题。

“火星探测温度环境完全区别于以往近地卫星，奔火旅途越走越冷，安全抵达是我们的目标”，热控团队主任设计师盛松告诉记者，为了解决上述矛盾，热控团队一改以往近地卫星“散热为主”的设计思路，大胆提出为环绕器“穿羽绒服”保温的思路。为此，热控团队开展了多层次、多姿态、高精度热控仿真分析，涵盖15个飞行阶段、20个飞行姿态，精确分析出环绕器外表面漏热点的漏热量，针对漏热多的区域加厚保温，需要降温的区域进行减薄散热，设计出一款“薄中有厚，厚薄相间”超轻超薄款“羽绒服”，为环绕器打造温暖如春的旅行体验。

然而，由于火星的极端恶劣热环境，仅仅采用保温设计理念肯定是不够的。

热控团队副主任设计师杨金说，“为了兼顾近地高温和近火低温，且承受进出阴影恶劣的交变热环境，团队不再使用单一的加热器阈值设计思路，采用加热器分档分时工作策略，创造性地将加热器分成五个不同的档位在不同的时段工作，并完成档位自主切换。”

比如，火影期能源受限，因此需要采用低档控温；光照期能源充足，将档位提高，存储热能，供阴影期再利用。另外，为了兼顾科学探测的相机安装面温度要求，科学探测时采用中档控温，在能源紧缺时还可以采用应急档位和超低档，通过这种多档自主控温，可有效节省10%的能源，达到精准控温和节省能源的目标。

我们知道，当环绕器抵达火星附近时，最远距离可达4亿公里，单程延时约20分钟，这时无法实时控制的难题就来了。

不过，这并没有难倒热控团队，他们通过地面试验摸底，将器上对温度敏感单机的特性摸清摸透，极大提高了热仿真精度，提前精准预测在轨温度曲线，在环绕器动作前提前超调。据透露，早在火星捕获前的一个月，上海航天八院的热控团队就率先抵达北京开展各种预案判别，结合精准预测的曲线开展阈值超调，确保指令到达时能够满足温度要求，为火星环绕器的成功捕获奠定了基础。而这也将为我国后续深空探测提供了新思路，飞向更远的深空，面对冷热极端温差，探测器都不会害怕了。

栏目主编：刘锟 文字编辑：刘锟 题图来源：上海航天

来源：作者：刘锟