7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭成功发射火星探测器“天问一号”，开启火星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。记者了解到，在本次火星探测任务中，南京航空航天大学承担了火星应急信标装置的研制任务，也是国内唯一独立承担火星探测器载荷研制任务的高校。
不仅如此，中国空间技术研究院空间科学与深空探测首席科学家、南京航空航天大学航天学院院长叶培建院士担任总指挥、总设计师顾问，嫦娥四号探测器总设计师、南航88级校友孙泽洲担任火星探测器总设计师，航天学院的火星信标项目团队则承接了火星探测器信标装置的研制工作。
首创技术
加持火星应急信标装置
“火星探测器信标装置相当于黑匣子加上信标系统。火星探测器包含环绕器、着陆器和巡视器三大部分，而信标装置主要安装在着陆器和巡视器上。”南航火星信标项目主任设计师、南京航空航天大学航天学院副教授张子健表示，信标装置能够在高强度冲击、极寒等极端环境下开展数据通信保障，属于世界首创。
“在空间体积的限制下，火星探测器信标装置还要满足高强度冲击、极寒高温等多方面的苛刻要求。抗击高强度冲击的难度相当于高空坠蛋，不仅蛋壳不能坏，还要保证蛋黄、蛋清不晃。而让火星探测器同时耐受高温和极寒，则需要经过极其精确的热控分析。将一个测控系统装进信标装置中，几乎相当于‘大象装进冰箱’。”张子健介绍。
虽然困难重重，但再硬的骨头也必须啃下来。2018年8月，火星应急信标装置研制团队在南航正式成立，详细设计方案于2019年4月评审通过，经过6个月的研制与技术攻关，航天学院团队按计划完成了电性能测试、力试验、鉴定级产品投产、大过载摸底试验、全时序模拟测试、热平衡试验、专项试验研制技术流程，各项功能与性能满足使用与设计要求。11月底正样产品顺利投产，今年4月信标装置正式交付。
在没有任何成功经验可借鉴的情况下，6个月左右的时间，开展信标的设计、制造、试验、验证等工作，难度可想而知，团队都是“摸着石头过河”。
重重试验
让火星探测“使命必达”
在信标装置通信能力测试过程中，研制人员发现通信有丢帧的现象，原因一直无法定位，而交付进度没有任何余量，研制团队承担了巨大的压力。
南航火星应急信标团队副总指挥、航天学院党委书记季海群介绍，在此关键时刻，学院成立了临时党支部，为了查找和定位通信的故障，团队成员主动放弃假期，成立了技术突击小队，连续48小时对通信系统软硬件进行排查，最终在出厂交付前定位和解决了问题。
高过载冲击试验是考核信标装置抗极端环境的重要验证试验，试验的过程具有一定的危险性，尽管在试验前有专门关于技术安全的风险控制措施，确保试验在保证安全的前提下开展，但高冲击试验的危险性和不确定性还是让团队成员吃了不少苦头。回顾信标的研制经历，每一次的高冲击试验都“跌宕起伏”，却也都要“使命必达”。
南航火星应急信标团队总设计师、航天学院常务副院长陈金宝介绍，为了让高冲击试验可控、可测地进行，团队采用了五种试验验证工作的冲击方案。
第一种方案需要近距离测量信标的参数，但由于信标位置的不可预知性，团队成员需要冒着被砸伤的风险，坚守在试验场第一线，进行参数的测量。实际试验工作中，信标距离成员的距离不足10米，稍微出现一点偏差，团队成员可能就有生命危险。而这还仅仅是开始，由于第一种方案无法满足试验的测试要求，迅速调整后团队又开始验证第二种、第三种试验方案，但都满足不了指标要求。
终于，在团队所有成员的共同努力下，第五种试验方案达到了各种指标要求，试验验证工作圆满完成。
“天问一号”开启探火之旅
7月23日12时41分，火箭成功升空的同时，南航观摩会现场也一片欢呼。观摩会现场连线在海南文昌发射基地的陈金宝，“看到火星探测器发射成功，我非常自豪和激动，信标团队虽然遇到了不少困难，也得到了非常多的支持。”陈金宝说。
按计划，“天问一号”火星探测器将搭乘长征五号运载火箭升空并进入地球同步轨道，而后进行大约7个月的飞行到达火星，最终在2021年5月着陆在火星赤道附近。据了解，任务计划通过实施一次发射，实现多个工程目标，包括火星环绕和着陆巡视，开展火星全球性和综合性探测，并对火星表面重点地区进行精细巡视勘查。
我国的火星着陆巡视器环绕火星不久后，就与环绕器分离并降落，这对着陆后火星车的自主能力提出更高要求。
“中国火星探测任务最核心、难度最大之处，就是在着陆器进入火星大气后降落伞减速的过程，这个过程只有一次机会。”孙泽洲表示，航天不会给我们很多机会去试错。
长达一年半的研制工作，经历试验失败、疫情阻挠，国家火星探测信标团队克服重重困难，肩负着使命，从正样产品总装、单测、环境试验、联试到模拟飞行测试、验收和综合测试，一步一步脚踏实地，服务“航天强国”战略需求，推进中国航天事业向前发展。
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