5月22日，“祝融”号火星车安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测。火星表面地形复杂，祝融号火星车如何准确传递运动指令，进而灵活行走、爬坡下坎？这一切离不开火星车移动分系统核心传动部件——悬架减速自锁装置的支持。没有它，火星车就如断线的风筝。这次为“天问一号”保驾护航的火星车悬架减速自锁装置，由航天科工所属航天江南群建精密公司承研。如果将“天问一号”火星车比作一辆“马车”，那么悬架减速自锁装置就是这架“马车”忠诚的“马车夫”。在此次火星车左右两侧悬架上，分别装备了2种结构精密的悬架减速自锁装置，其中夹角调节用减速装置、离合器机构用减速装置各2台。该装置不仅体型小，而且重量轻，每台约重250g。整套传动装置相互配合，使火星车6个行走车轮独立实现抬升和降落，实现车体姿态和高低调节，以适应火星表面地形地貌，保证爬坡下坎行动自如。“天问一号”7-8个月的漫长旅途中，火星车悬架减速自锁装置要在空间和体积的严格控制下，满足高强度冲压、极寒高温等多方面的苛刻要求。这对产品的材料和性能提出了考验。重重困难也要“使命必达”，项目团队花了整整半年时间，从原材料、热处理、机械加工、精密测试与试验等基础方面入手，通过不断探索、开拓创新，一路闯过了火星条件下产品所承受的瞬间冲击、零件润滑和耐磨、材料硬度等多道难关，确保了火星车在转向、过坡中更自主、灵活。“一刻也不敢慢下来”，从正式接到项目，到模样验收，研制小组夜以继日全力以赴，比原计划提前了近3个月。无条件拒绝产品毫厘之差。在团队成员看来，只有每一道工序都通过有效验证，产品的精度和性能才能做到万无一失。为此，他们通过设计制作不同的加工工装，根据现场加工情况调整工艺参数，减少机械加工对变形的影响。在热处理方面，通过反复多次试验，找出变形规律，找到变形最小参数。技术人员为使产品性能达到要求，一个产品就要进行几十次甚至上百次的试验，最终确定工艺方案。火星探测任务的重头戏就是火星表面巡视，这个过程必须万无一失。“认识一个新的事物就是试错的过程，航天却不给你很多机会去试错。”作为项目技术负责人，贺志斌坦言。借助火星车悬架减速自锁装置项目，群建精密不仅在航天产品管理上实现质的飞越，多项新技术在国内首用于空间项目，同时新技术的运用推动了新工艺的使用。
“祝融”号火星车
火星车是在火星登陆并用于火星探测的可移动探测器，是人类发射到火星表面并进行巡视探测的一种“特殊车辆”。下面就让我们来认识一下它吧。“祝融”号火星车看上去像一只美丽的蓝色闪蝶，四只翅膀是用于能源供给的太阳能电池板。“祝融”号火星车配备了先进的主动悬架，具有蠕动，抬轮，车体升降等多种运动模式。据航天科技集团五院火星车总体主任设计师陈百超介绍，配备主动悬架的火星车，不再担心车轮下陷，甚至发生单个车轮故障也不会丧失移动能力。祝融号自主移动能力也非常杰出，相对传统巡视器，最大自主导航速度和自主移动距离均有大幅度的提升。“祝融”号火星车由结构与机构、移动、天线、热控、供配电等10个分系统组成，具有四大主要功能：一是能够承受整个任务过程中的力学、热、辐射等空间环境；二是落火后火星车与进入舱配合完成释放、分离任务；三是在火昼时完成火面感知、探测、移动等工作，在火夜时进入待机状态，也就是“一夜好梦”；四是能够适应火面环境，具有自主休眠唤醒能力。
火星车还配置了导航地形相机、多光谱相机等6种科学载荷，可以进行科学探测；按任务要求，拥有90个火星日的设计寿命。
据航天科技集团五院火星探测器副总师贾阳介绍，为了确保火星探测一次任务完成环绕、着陆和巡视的工程目标，研制团队针对火星独有的光照、沙尘、大气、温度、土壤等特点，量身打造了“祝融”号火星车。众所周知，火星距离地球最远距离长达4亿公里远，所以我们无法对登录火星的火星车进行实时测控，“祝融”号基本以自主工作为主，按照火星日进行工作规划，进行长距离自主移动，并以中继通信作为主要遥控、遥测、数传手段。火星大气表层光照强度大约是月球表面的三分之一；火星大气吸收太阳光蓝绿光，容易造成光谱红偏；而火星沙尘沉积将影响太阳电池阵发电，为此，研制团队专门针对光照、沙尘等情况，设计了蝶形四展太阳翼，配置了特殊的电池等。为了应对火星表面的沙尘暴天气，火星车可根据沙尘天气的轻重程度自主转入到最小工作模式、休眠模式或唤醒模式。火星表面气压大约是地球大气的1%，火星表面温度白天时最高温度大约27摄氏度，晚上最低温度大约零下130摄氏度，为了应对火面的低气压以及昼夜温差，航天科技集团五院研制团队为火星车配置了两套集热器，并采用了纳米气凝胶保温；此外，还开展了低气压放电试验。火星表面岩石分布密度大约是月球表面的2倍，其土壤的物理、力学特性虽然与月壤类似，但存在侵蚀而导致的表层土壤坚硬、里层土壤松软的情况，对此，研制团队精心采用了主动悬架设计并开展了内场下陷脱困试验，通过主动悬架构型的变化，“祝融”可以实现抬轮和蠕动，便于车轮下陷后脱困。火星表面弱光照、低温、地火通信严重受限、地面通过性差以及不可预估的沙尘天气是阻碍火星车生存及完成巡视探测的主要困难，为闯过这些难关，研制人员开展了自主及故障容限设计，确保了火星车能够有效应对严酷的环境和任务约束。“台上一分钟，台下十年功”。为了让火星车威风凛凛地行驶在火星上，航天科技集团五院火星探测研制团队呕心沥血，开展了成千上万次大大小小的分析、试验，无数夜以继日的拼搏奉献和辛勤劳动最终浇灌出绽放的花朵。
来源：中国日报网 作者：赵磊