2月24日6時29分，由航天科技集團五院抓總研制的天問一號探測器成功實施第三次近火制動，進入近火點280千米、遠火點5.9萬千米、周期2個火星日的火星停泊軌道。探測器將在停泊軌道上運行約3個月，環(huán)繞器7臺載荷將全部開機，開始科學探測。同時，載荷中的中分辨率相機、高分辨率相機、光譜儀等將對預選著陸區(qū)地形地貌、沙塵天氣等進行詳查，為擇機著陸火星做好準備。
天問一號探測器自2020年7月23日成功發(fā)射以來，已在軌飛行215天，距離地球2.12億千米。2021年2月10日探測器進入環(huán)火軌道，于2月15日實施了遠火點軌道平面機動，2月20日實施了第二次近火制動，目前設備狀態(tài)正常，各項飛控工作正常開展。
航天科技集團五院抓總的“天問一號”經(jīng)過漫長的跋涉，火星的全貌已經(jīng)展現(xiàn)在“天問一號”面前，如何保證該階段高效率的能源存儲和能源分配，是總體設計部供配電研制團隊著重攻關的難題。
超長存儲 更優(yōu)輸出
作為星際旅行者，“天問一號”在飛行過程中面臨極為復雜、惡劣的太空環(huán)境，如何在減重等約束性條件下滿足探測器對能源的高需求，是研制團隊著力解決的問題。在著陸巡視器供配電分系統(tǒng)主任設計師陳燕的帶領下，研制團隊從發(fā)電、儲能、最優(yōu)功率控制、在軌管理策略等多個角度進行優(yōu)化設計，突破了多項關鍵技術難題，其中鋰氟化碳電池技術更是首次應用在火星探測器進入艙中，與探測器一同開始了它的處女秀。
“天問一號”火星探測器由環(huán)繞器和著陸巡視器構成，火星車置于著陸巡視器的進入艙上。鋰氟化碳電池裝配于火星探測器的進入艙上，這是新型電池的首次亮相，儲電能力是鋰離子電池的兩倍，并實現(xiàn)了5kg的減重目標，極大滿足了長期旅途在外的“天問一號”對于更輕裝配重量，更高能量存儲的需求，具備極為亮眼的產(chǎn)品屬性。
同時，新型電池的荷電保持能力極強，在軌長期貯存能力長達10個月之久。哪怕在溫度大幅度變化的情況下，從近地發(fā)射的40℃至火星捕獲時的0℃，電池容量衰降率也維持在了極小的程度。在具備持久力的同時，電池組的輸出能力同樣令人嘆為觀止，在著陸巡視器的火星進入下降著陸過程中，電池組放電倍率極為可觀，作為進入艙的主能源，將獨立完成著陸巡視器在這一階段的能源供給。
特殊時刻 反向供電
火星捕獲是“天問一號”實現(xiàn)“繞、著、巡”任務的關鍵動作，能源供應和能源分配需要進行多角度、多層次的復雜考慮，這就極其考驗供配電分系統(tǒng)研制團隊對于特殊情況的方案創(chuàng)新能力。
在漫長的奔火旅途中，環(huán)繞器承擔著向著陸巡視器提供電力能源的重任。電池在長期沒有電量儲備的情況下容易造成不可逆的容量衰減，為了保證放置在著陸巡視器中的火星車自身電池的狀態(tài)良好，環(huán)繞器按照研制團隊制定的電池在軌維護策略，持續(xù)向火星車輸送能源，使電池長期處在50%荷電態(tài)，如此以來，既最大限度地延長電池壽命，又滿足了電池長期在軌貯存需求。
當“天問一號”即將進行近火制動，完成火星捕獲之時，環(huán)繞器的壓力變得非常大，以至于沒有多余精力滿足著陸巡視器的供電需求。那么這一階段著陸巡視器到底如何實現(xiàn)自給自足，保證自身設備正常運行呢？陳燕帶著汪靜、石海平、穆浩等技術骨干反復論證，最終獨辟蹊徑，提出了解決辦法——將火星車電池作為電量緊缺時的暖心“充電寶”。
在開展火星捕獲動作之前，環(huán)繞器會加大對火星車的充電力度，使置于著陸巡視器內(nèi)部的火星車電池處于滿荷電狀態(tài)，當近火制動動作開始后，火星車就扛起了為著陸巡視器供電的重擔，在急難險重的關鍵時期成為奔火旅途中的貼心充電寶，為整個著陸巡視器提供所需電能，保證器上GNC、熱控、數(shù)管等設備的正常運行，減輕環(huán)繞器近火捕獲的壓力。
后續(xù)，“天問一號”火星探測器將如期開展環(huán)火飛行、火星著陸、火星車巡視等多項動作，供配電分系統(tǒng)研制團隊為探測器裝配的護航利器也將逐漸嶄露頭角一一亮相，全面保障著陸巡視器、火星車順利執(zhí)行后續(xù)動作，敬請期待吧！
