刚刚，我国“天问一号”火星探测器搭载长征五号火箭，开始了奔赴火星的征途。

作为我国继“嫦娥系列”月球探测任务后的又一大航天探测工程，“天问一号”火星探测任务将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，标志着我国行星探测的大幕正式拉开。

在明年成功着陆火星后，“天问一号”将开展为期两年的科学探测，对火星的空间环境、形貌特征、表层结构、大气环境等重要数据进行探测。

为达成科学目标，“天问一号”共携带了13种载荷，其中环绕器上有7种、火星车上有6种。小编选取部分进行介绍。

》》环绕器载荷配置

中分辨率相机、高分辨率相机、火星环绕器次表层探测雷达、火星矿物光谱分析仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪7个有效载荷及1个载荷控制器。

1、火星高分辨率相机

由中国科学院长春光学精密机械研究所研制的高分辨率相机主要的科学探测任务包括：获取火星表面重点区域精细观测图像、对沙丘、冰川、崩塌等可能具有动态变化特征的区域进行高精度成像和详细勘测，开展火星表面地形地貌及变化探测研究、对干枯河床、沉积岩层等火星可能存在水的地区、以及撞击坑、火山、峡谷、多丘带、裂谷边缘等典型地貌单元和具有特殊意义的地质单元进行高分辨率成像，开展流水地貌、火山地貌、撞击坑地貌、风蚀地貌等特征地貌单元识别，开展火星表面地形地貌和地质构造研究。

高分相机配置了五谱段的TDI CCD和国产自主研发的CMOS两种成像探测器，实现线阵推扫和面阵成像的兼容，有望获得火表真彩色融合图像及视频图像。相机研制过程中，突破了火星大椭圆轨道实时异速像移补偿技术、星上自主太阳高角计算技术、星上自动焦面识别技术、星上自动调光技术等多项关键技术。

2、火星离子与中性粒子分析仪

火星离子与中性粒子分析仪可对火星空间环境中的离子和中性粒子参数进行探测，研究火星大气逃逸、太阳风与火星的相互作用，了解火星大气和水的演化历史。此外，该载荷还探测太阳风离子，研究太阳风在行星际的传播特性。

该载荷在国际上首次将离子和中性粒子通过同一个传感器实现探测，既能满足性能指标要求、又实现了载荷的小型化。由于探测参数的复杂性，该载荷还设计了多种探测模式，并且可以根据探测需求定义并选择新的探测模式。在该载荷的研制和定标过程中，与瑞士伯尔尼大学开展了国际合作。

3、环绕器载荷控制器

载荷控制器是优秀的科学载荷自主运行管理者，检测到与载荷或环绕器平台数据通道异常时，会自动切换到备用数据通道进行传输；监控科学载荷的健康状况，一旦发现异常，发送科学载荷关机指令，同时把相关载荷的上述“体检报告”发送给卫星和地面科研人员；在出现能源紧张的情况，载荷控制器会及时对科学载荷进行热控处理（保证设备不挨冻）；载荷控制器软件设计了大容量模式表和延时指令表，在传输距离远、信道速率低的地火传输中，科研人员可以预设载荷的长周期工作模式，极大的提高了飞行控制程序的灵活性和实用性。

届时，我国的第一张火星全景图、火星高清图，均将由载荷控制器接收处理来自相机设备的图像，进行压缩处理后传输给环绕器。

》》着陆巡视器载荷配置

导航地形相机、多光谱相机、火星车次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪6个有效载荷及1个载荷控制器。同样，火星车上也有火星车载荷控制器管理各载荷的运行。

1、火星车次表层探测雷达

▲火星车次表层探测雷达电子学单元正样产品照片

火星车次表层探测雷达是一种基于火星车平台的高分辨率火星次表层地质结构探测雷达，是实现火星探测工程科学探测任务的重要载荷之一。它由雷达电子学单元、低频通道发射天线、低频通道接收天线、高频通道发射天线、高频通道接收天线、电缆组件六部分组成。

该雷达包含低频通道和高频通道两个通道。低频通道用于巡视区深层的火星次表层结构探测；高频通道用于巡视区浅层火星表面土壤、冰层结构的高分辨率全极化探测。

2、火星表面磁场探测仪

火星表面磁场探测仪作为着陆巡视器的有效载荷。它包括位于桅杆上的磁传感器和位于载荷控制器中的电子学单元，由中国科学院地质与地球物理研究所研制。

它将探测着陆区火星磁场，确定火星磁场指数；与火星环绕器磁强计配合，探测火星空间变化磁场，反演火星电离层发电机电流，研究火星电离层电导率等特性，完成对巡视区磁场的连续高精度矢量测量；尝试利用天然磁场跃变，探测火星内部局部构造。

3、火星着陆巡视器有效载荷控制器

火星车载荷控制器是火星着陆巡视器有效载荷分系统的核心控制与管理设备，其作用是支持火星着陆巡视器有效载荷的火面科学探测。其内部集成了次表层探测雷达电子学，表面成分探测仪电子学，气象测量仪电子学，磁场探测仪电子学这4种载荷的电子学单元。

根据火星探测任务不同阶段各载荷的任务，火星车载荷控制器通过模式表的方式将之实现，在轨可以由地面选择相应的模式表来自动完成不同的科学任务，无须地面实时干预，可选模式表共有9个。此外，火星车载荷控制器对车上有效载荷实施了自主运行控制以及健康管理，对各载荷的状态参数进行实时监测，发现异常时会直接采取应对策略，将故障点排除，不影响其它载荷进行科学探测。

4、火星探测器有效载荷地面综合测试系统

有效载荷地面综合测试系统的任务是搭建有效载荷的测试环境，对这些负有特殊使命的有效载荷开展不同类型的测试，确认有效载荷的状态，为有效载荷在轨正常工作，实现探测科学目标奠定基础。该系统是基于计算机及网络技术的先进自动化测试系统，为火星探测器有效载荷的研制提供了有效、可靠的测试平台。

作者：许琦敏
责任编辑：任荃

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