你是我的眼！中科院上海技物所两大载荷助力“看清”火星

图说：火星矿物光谱分析仪实验室测试照片  中科院上海技术物理研究所供图

新民晚报讯（记者 马亚宁）到火星去！今天中午12时41分启程的中国首次火星探测之旅，是2020年最令人期待的空间任务之一。火星上有什么，是否有过生命的出现，是不是也像地球一样蕴含矿物“宝藏”？由中科院上海技术物理研究所研制的两大载荷：搭载在火星车上的火星表面成分探测仪，以及轨道器上的火星矿物光谱分析仪，将替我们到火星去寻找与发现。

2020年是火星探测活动的窗口期。今天，我国成功发射火星探测器“天问一号”，将要实现对火星的“环绕、着陆、巡视”三个目标。起点高、难度大，为此，中国火星探测器“备齐”了造访火星的“双驾马车”——环绕器和着陆巡视器。其搭载的13种有效载荷中，火星表面成分探测仪是“火星车”上的主要有效载荷之一，勘查火星地表情况是它的专长。

火星表面覆盖尘埃，想要准确获取火星尘埃之下的物质成分，必须剥去尘埃或者进行破坏从而深入岩层取样。搭载在火星车头部位置的火星表面成分探测仪，足足重15.7千克。“它就像火星车‘车头’，占火星车总载荷重量的一半，是用激光探测火星表面的物质成分。”中科院上海技物所研究员徐卫明告诉记者，中国火星车采用的表面成分探测技术，与此前美国技术的不同，主要包括主动激光诱导击穿光谱探测和被动短波红外光谱探测技术。它们都能对着陆区的火星表面元素、矿物和岩石开展高精度的科学探测，对研究火星的形成、地质的长期演变过程等具有重要的科学意义。

图说：火星表面成分探测仪鉴定件调试（从左到右舒嵘、金焱飞、徐卫明）  中科院上海技术物理研究所供图

特别是主动激光诱导击穿光谱探测，上海技物所副所长舒嵘研究员将它的工作状态比作给火星表面“针灸”。“激光在极短时间内汇聚在直径为0.2毫米的小圆点上，瞬时迸发出巨大能量。高达上千摄氏度的瞬间温度，能将火星表面物质激发出等离子体。等离子体呈现出的状态，犹如一个个微小的白色火花。通过探测火花的光谱成分、气体成分等，可以高精度地分析出火星表面元素成分。”

这一切要在夜晚极寒的火星上顺利完成，是整个项目最大的挑战。据介绍，中国“火星车”采用太阳能驱动，而火星表面的太阳光较地球弱2.5倍，能源“先天不足”。同时，火星昼夜温差巨大，尤其晚上到达零下130℃的极低温度。所以，科研人员给火星表面成分探测仪穿了许多层“厚衣服”防寒，以保证仪器设备不被冻坏。而且，进一步提高太阳能的能源利用效率，让探测仪能在“低温模式”下自如运转。“探测仪可以实现每300毫秒主动诱导激发一次，所得的数据存储在火星车里。等到火星运行到距离地球较近的位置时，再将数据传回地面。”

而另一台“沪产”载荷，火星矿物光谱分析仪，则是在轨道器中完成任务。“光谱仪通过获取火星表面可见至中波红外宽谱段（400nm~3400nm）的光谱成像数据，为火星表面物质成分的调查和分析的科学探测任务提供科学数据。”为了适应轨道器中的“腾空”工作状态，上海技物所研究员何志平带领团队，采用推帚式成像、多元实时动态融合的总体技术方案，突破了红外背景抑制、高效自由曲面-光栅分光组件、器上太阳及灯组合定标等关键技术，同步实现了设备轻小型、低功耗与高性能的三合一。

今年春节前后，新冠疫情告急，而此时也正是火星探测载荷最后冲刺的实验期。两大载荷团队的每位成员心里牢记“火星计划”，积极主动调整原定的个人计划，尽全力保证重大项目进度不受影响。火星矿物光谱分析仪团队里，有位湖北籍技术骨干，本计划回乡过年，可自驾车已开到了家乡，担心不断发展的疫情可能给项目带来风险，车子根本没做任何停留，马上掉头千里奔袭返回上海。

　　 最终，经过两大团队打出了一系列精准管控和灵活调整的配合“组合拳”，从去年底到今年初，两台关键载荷按照原计划顺利完成了一系列定标测试后交付北京总装，并顺利完成了与火星探测器的其他设备进行联机测试。待到明年“天问一号”进入火星轨道，火星车顺利着陆后，来自中科院上海技术物理研究所的两大火星载荷将开始启用，睁大眼睛“看清”火星，为我们带回来自火星的“深度讯息”。