7月23日成功發射的“天問一號”上,共搭載了7個火星探測設備,可環繞火星運轉並對火星次表面進行探測。中電博微38所負責研發了我國首款環繞器次表層探測雷達,是7個火星探測設備之一,相當於為“天問一號”加裝了一雙“透視眼”。
火星探測任務作為我國深空探測重大科學工程的第一次任務,將在一次任務同時實現“繞、落、巡”三個目標,面臨的挑戰前所未有。在“繞”的階段,要完成探測火星表層和次表層結構分層資訊,尋找火星地下冰水存在的痕跡與證據,這個過程需要用到火星探測設備。
不同於其他探測設備,環繞器次表層探測雷達利用低頻段雷達的介質穿透特性,在高速環繞的衛星平臺上,向火星發射低頻率電磁波,穿透到次表層內部,利用回波特性分析次表層分層結構,並推算其物質組成。
為減少與次表層在相同距離上的地表回波對次表層分層檢測的影響,38所設計了雙頻段發射雙極化接收的先進體制,兼顧低頻段雷達的穿透性和淺表層的高分辨能力,並根據科學探測的實際需要,設計了高低頻脈間交替的工作模式,實現了對火星次表層10米以下的分層精度探測。據介紹,依靠環繞器次表層探測雷達這雙“透視眼”,“天問一號”對火星次表層土壤的穿透深度可達幾百米,對冰層可達幾千米,其技術先進,受到國內外相關科學家的廣泛關注。
同時,環繞器次表層探測雷達採用星上實時處理技術降低數據量,解決了星際超遠距離數據傳輸頻寬受限的問題,使“天問一號”可實現星際超遠距離數據傳輸。