【導讀】為了尋找古代微生物生命的蹤跡，史上先進的行星探測器“毅力”號將以每小時11900英裏的速度進入火星稀薄的大氣層。確認它於2021年2月18日到達火星的傳輸信息需要11.5分鍾才能到達1.3億英裏外的地球。

麵對深空高能輻射和極端冷熱循環等挑戰，探測器將收集岩芯樣本並進行僅限於我們想象的實驗。“毅力號”科學探測器的重量不到2300磅，采用抗輻射技術，將為人類未來探索太陽係鋪平道路。

將航天器和人類送入太空是推動地球技術不斷突破邊界
，勇創新高的試驗場。40多年來，ADI不斷利用創新，與NASA/JPL合作開發能夠承受發射時的極高重力，並滿足嚴格的質量標準，能夠適應嚴苛的太空環境要求的元器件和係統。“毅力”號任務是NASA/JPL和ADI之間的又一次技術合作
，也是探索太空的一大裏程碑事件。

概覽

公司：噴氣推進實驗室(JPL)是shi美mei國guo的de國guo家jia研yan究jiu機ji構gou，為wei美mei國guo研yan發fa出chu第di一yi顆ke繞rao地di衛wei星xing
，成cheng功gong製zhi造zao出chu第di一yi艘sou星xing際ji飛fei船chuan，並bing派pai遣qian機ji器qi人ren執zhi行xing研yan究jiu所suo有you行xing星xing的de任ren務wu，幫bang助zhu開kai啟qi了le太tai空kong時shi代dai。

目標：幫助尋找火星上是否存在生命痕跡、水，以及是否適合人類居住，不斷突破技術的極限。將這些技術轉向商業領域應用，造福地球上的人類。

挑戰：解決棘手的工程問題
，使探測器能夠在嚴苛的太空環境中工作，幫助完成探索行星及其衛星
、小行星等任務。

應用：將ADI的電源管理、隔離技術、傳感器和抗輻射組件用於太空探測儀器和係統。

“毅力”號和探尋遠古生命痕跡

圖片由NASA/JPL提供 -Cal Tech：Jezero Crater，火星

在數十億年前，一個巨大物體與火星相撞後留下一個25英裏寬的隕石坑Jezero Crater
，被曾經流經火星表麵的河道填滿，“毅力”號以此作為著陸點。

雖然如今，火星表麵是一片寒冷、幾乎沒有空氣的沙漠

，但科學家們認為，在35億年前的一個潮濕時期


，Jezero Crater中可能存在微生物。這個六輪探測車將在坑槽沉積物中搜索古代微生物是否留下了化學
、礦物和地質結構證據。“毅力”號hao的de首shou個ge任ren務wu是shi收shou集ji數shu十shi個ge岩yan芯xin樣yang本ben，將jiang它ta們men密mi封feng在zai容rong器qi中zhong
，並bing存cun放fang在zai火huo星xing地di表biao，以yi便bian未wei來lai執zhi行xing火huo星xing任ren務wu時shi收shou集ji並bing送song回hui地di球qiu，供gong研yan究jiu人ren員yuan通tong過guo精jing密mi儀yi器qi進jin行xing深shen入ru分fen析xi。

ADI工程師Kristen Chong描述了她對“毅力”號火星探測器成功登陸火星的興奮之情
，以及我們能從中學到的東西。

視頻鏈接：https://www.analog.com/cn/education/education-library/videos/6228400411001.html

支持任務執行

電力是探測器執行儀器、通訊
、移動和科學活動的動力之源。對於這項為期11年的探測器任務
，可靠的電源和電池壽命至關重要。“毅力”號基於高壓電池總線運行
，以實現高效率。但是，對於火星探測器99%dedianzixitonglaishuo，zongxianzhijietigongdedianyashuchutaigaole。ruguobunengyouxiaodiduizhongjiandianyajinxingjiangya，gaitanceqijianglangfeidaliangdianneng
，bingqiedianchiyexuyaogengpinfandichongdian。

電源合作夥伴

NASA/JPL選擇ADI作為其技術供應商，為他們提供關鍵的電源管理解決方案。高壓、同步、電流模式的控製器作為接口

，將中央電池總線的高壓電源轉換為運行所有探測器組件(IC)所(suo)需(xu)的(de)較(jiao)低(di)電(dian)壓(ya)。抗(kang)輻(fu)射(she)控(kong)製(zhi)器(qi)提(ti)供(gong)高(gao)水(shui)平(ping)的(de)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)，同(tong)時(shi)較(jiao)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)電(dian)源(yuan)浪(lang)費(fei)。功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)會(hui)產(chan)生(sheng)熱(re)量(liang)，多(duo)餘(yu)的(de)熱(re)量(liang)會(hui)損(sun)害(hai)組(zu)件(jian)。而(er)在(zai)火(huo)星(xing)稀(xi)薄(bo)的(de)大(da)氣(qi)層(ceng)中(zhong)，消(xiao)除(chu)多(duo)餘(yu)的(de)熱(re)量(liang)則(ze)更(geng)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)。

圖片由NASA/JPL提供 - Cal Tech

奠定基礎
，迎接更大的任務

火星2020探測器肩負幾項實驗

，這些實驗主要是針對未來的任務。MOXIE（火星氧氣原位資源利用實驗）可能是最具雄心的實驗
，它將測試一種從火星稀薄的大氣中提取氧氣的方法。MOXIE將證明，將火星上的二氧化碳轉化為氧氣是否可能。如果成功，未來發布的MOXIE技術將成為執行其他火星任務的重要組成部分，為火箭燃料提供氧氣
，為未來的探險者和居民提供可呼吸的空氣。還可乘坐“毅力”號的直升機Ingenuity旅行。這架由太陽能驅動的無人直升機將在火星稀薄的大氣層（隻有地球大氣層的百分之一）中測試飛行穩定性，並尋找優質的探索地點和最安全的探測器行駛路線。

圖片由NASA/JPL提供 -Cal Tech

火星毅力號探測器配有Ingenuity
，這是首架可在另一個星球上飛行的直升機。

Ingenuity: 火星直升機

毅力號2020火星探測機器人腹部攜帶一架4磅重的太陽能直升機前往火星。雙旋翼以每分鍾2400轉的速度向相反方向旋轉——比地球上的直升機快很多倍。這架微型直升機需要產生足夠的升力
，才能在火星稀薄的大氣層（僅為地球的百分之一）中飛行。-130℉的低溫促使Ingenuity突破極限
，安全經曆火星上的夜晚。

圖片由NASA/JPL提供 -Cal Tech

從2014年到2019年，噴氣推進實驗室(JPL)的工程師們在特殊的空間模擬器中測試越來越先進和輕量化的模型。2020年7月30日

，最終的火星探測器從佛羅裏達州卡納維拉爾角空軍基地升空，開始向著火星進行Atlas V星際飛行，計劃於2021年2月18日著陸——飛行曆時7個月，共飛行1.3億英裏。

Ingenuity將在火星上進行為期30天的測試，嚐試進行5次可控的動力飛行
，飛行時間長達3分鍾，飛行高度高達1000英尺。測試飛行期間獲取的數據將為下一代直升機增加火星探測空間維度信息——方便探測機器人和探測人員進行探測，傳輸輕型有效載荷
，以及探索難以到達的地點。

這(zhe)項(xiang)任(ren)務(wu)是(shi)想(xiang)要(yao)測(ce)試(shi)能(neng)否(fou)成(cheng)功(gong)實(shi)現(xian)飛(fei)行(xing)。如(ru)果(guo)試(shi)飛(fei)成(cheng)功(gong)，這(zhe)架(jia)直(zhi)升(sheng)機(ji)將(jiang)成(cheng)為(wei)首(shou)架(jia)在(zai)另(ling)一(yi)個(ge)空(kong)間(jian)飛(fei)行(xing)的(de)飛(fei)機(ji)。負(fu)責(ze)火(huo)星(xing)直(zhi)升(sheng)機(ji)任(ren)務(wu)的(de)項(xiang)目(mu)經(jing)理(li)Mimi Aung表示：“如果我們能夠證實能在火星上進行動力飛行，那麼我們希望未來
，火星直升機能在探索火星時發揮重要作用。”

在火星探測器命名比賽中，來自阿拉巴馬州諾斯波特的高中生Vaneeza Rupani提交了“Ingenuity”這個名稱。但是，考慮到JPL工程師們為了讓飛機成功飛行而進行了大量的創新思考且付出了大量努力
，NASA認為這架直升機更適合以“Ingenuity”為名。

Vaneeza Rupani寫到：“Ingenuity讓人們能夠完成驚人之舉。”

圖片由NASA/JPL提供 -Cal Tech

這架直升機采用反向旋轉的同軸旋翼
，直徑約1.2米（4英尺），頂部裝有用於充電的太陽能電池板。底部裝有一個高分辨率攝像機，方向朝下
，用於幫助探測器導航
、著陸和科學測量地形。

抗輻射技術的曆史

“毅力”號上包含執行火星探測任務所需的關鍵的63個ADI元器件。ADI市場經理兼應用工程師Kristen Chong表示：“這些部件涉及從RF/μW到運算放大器、從電源管理到數據轉換等多個領域。我們將繼續與NASA/JPL合作，迎接新的太空計劃挑戰。”

ADI與NASA/JPL的合作可以追溯到20世紀80年代初
，雙方一直致力於推動突破技術極限，開發關鍵元器件
、自定義程序和抗輻射技術。無論其功能是什麼，或要執行什麼任務，每個元器件都要麵對最惡劣的環境條件
，包括極端重力、振動
、溫度波動和輻射。

圖片由NASA/JPL提供 -Cal Tech：“朱諾”號太空探測器

NASA/JPL的“朱諾”號太空探測器於2011年8月5日發射升空

，曆時近5年，穿越深空中的各種極端環境，於2016年7月4日抵達木星周圍的軌道。“朱諾”號探測器的任務是：了解氣體巨行星和其他行星是如何形成的。“在太陽係所有的惡劣輻射環境中，木星可能位居第一”
，來自ADI的Kristen Chong表示。“木星的磁層在其範艾倫輻射帶中捕獲了大量輻射
，這個量遠遠大於我們行星周圍或太陽係內的其他行星周圍的輻射帶。”這使得“朱諾”號成為一項極具風險的任務，需要大大提高其電子設備的抗輻射性能。”

ADI的AD590S是一種抗輻射溫度傳感器，被用於執行“朱諾”號(hao)任(ren)務(wu)。當(dang)宇(yu)宙(zhou)飛(fei)船(chuan)從(cong)它(ta)所(suo)環(huan)繞(rao)的(de)行(xing)星(xing)的(de)陰(yin)影(ying)中(zhong)出(chu)來(lai)
，然(ran)後(hou)進(jin)入(ru)到(dao)太(tai)陽(yang)的(de)直(zhi)射(she)光(guang)線(xian)中(zhong)，溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)時(shi)刻(ke)都(dou)在(zai)變(bian)化(hua)。即(ji)使(shi)被(bei)置(zhi)於(yu)陽(yang)光(guang)下(xia)，宇(yu)宙(zhou)飛(fei)船(chuan)內(nei)部(bu)麵(mian)向(xiang)太(tai)陽(yang)的(de)一(yi)麵(mian)和(he)背(bei)向(xiang)太(tai)陽(yang)的(de)一(yi)麵(mian)之(zhi)間(jian)的(de)溫(wen)差(cha)也(ye)會(hui)很(hen)大(da)。這(zhe)些(xie)溫(wen)度(du)波(bo)動(dong)會(hui)對(dui)太(tai)空(kong)探(tan)測(ce)器(qi)內(nei)部(bu)的(de)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)顯(xian)著(zhu)但(dan)可(ke)預(yu)測(ce)的(de)影(ying)響(xiang)。從(cong)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)獲(huo)取(qu)的(de)信(xin)息(xi)可(ke)用(yong)於(yu)調(tiao)整(zheng)和(he)補(bu)償(chang)宇(yu)宙(zhou)飛(fei)船(chuan)上(shang)的(de)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)。

在使用了近20年之後，ADI的ad590仍在繼續收集溫度數據。作為運行記錄的佐證，AD590S被NASA/JPL選中，用來執行2020年度“毅力”號任務。

輻射造成的有害影響

在(zai)地(di)球(qiu)磁(ci)場(chang)保(bao)護(hu)範(fan)圍(wei)之(zhi)外(wai)飛(fei)行(xing)的(de)航(hang)天(tian)器(qi)會(hui)受(shou)到(dao)太(tai)陽(yang)輻(fu)射(she)的(de)有(you)害(hai)影(ying)響(xiang)。輻(fu)射(she)會(hui)產(chan)生(sheng)隨(sui)機(ji)誤(wu)差(cha)，使(shi)處(chu)理(li)設(she)備(bei)複(fu)位(wei)，甚(shen)至(zhi)損(sun)壞(huai)元(yuan)器(qi)件(jian)。輻(fu)射(she)影(ying)響(xiang)包(bao)括(kuo)：

●   單粒子效應：單個離子或粒子撞擊設備的特定區域

，導致出現各種奇怪現象和誤差。

●   總電離輻射劑量(TID)：在部件的整個使用壽命期間，電離輻射對部件產生的長期累積效應。TID可能會導致偏移，例如增加某些元器件的供電電流。

●   位移損傷(DD)：大粒子（例如中子）可以破壞矽芯片的晶體結構，造成物理損傷。

輻射測試

淩力爾特(LTC)以其高性能電源管理係統而聞名，於2017年被ADI收購。LTC工程師前往某些工廠，例如德州農工大學的回旋加速器研究所，與NASA/JPL合作確定適合用於太空環境的部件。他們采用各種各樣的工藝來減輕或增強輻射耐受性。

“當IC無法正常工作時，他們會聯係我們，提出具有挑戰性的問題。我們會派員工前往德克薩斯大學城
，解決輻射認證過程中的問題”，ADI現場應用工程師John Guy表示。“有一次，我們最初的元件設計師和FAE一起來檢查輻射測試過程中是否出現了任何異常行為。”當時
，該設計師和FAE與NASA/JPL的工程師一起合作，共同分析問題
，進行測試
，確定它是應用層麵的問題還是核心設計問題
，並開發出最終的抗輻射產品。

質量控製、性能和壽命

40多年來，ADI一直與NASA/JPL合he作zuo開kai發fa能neng夠gou承cheng受shou太tai空kong中zhong最zui惡e劣lie的de環huan境jing條tiao件jian的de抗kang輻fu射she技ji術shu。這zhe些xie元yuan器qi件jian不bu僅jin性xing能neng出chu色se，而er且qie在zai許xu多duo情qing況kuang下xia超chao出chu了le所suo有you預yu期qi，甚shen至zhi超chao過guo任ren務wu要yao求qiu規gui定ding的de年nian限xian數shu年nian甚shen至zhi數shu十shi年nian。

雙方的長期合作表明，NASA/JPL對我們的產品
、嚴格的測試的流程
，以及我們秉持的質量和標準一直持續信任。這也證明了ADI的現場服務、深厚的領域專業知識
，以及在幾代太空任務中使用的技術的價值。

ADI向xiang我wo們men的de地di麵mian應ying用yong客ke戶hu證zheng實shi了le自zi己ji的de標biao準zhun和he價jia值zhi
，與yu太tai空kong應ying用yong相xiang比bi
，這zhe些xie客ke戶hu的de應ying用yong要yao求qiu較jiao低di。如ru果guo特te定ding的de元yuan器qi件jian能neng在zai最zui惡e劣lie的de太tai空kong環huan境jing中zhong堅jian持chi幾ji十shi年nian
，這zhe表biao明ming它ta們men更geng可ke靠kao
、更值得信賴，更有可能在地球上無故障運行——無論是在製造廠、電動汽車還是醫院外科病房內。

著眼於未來的合作夥伴

像NASA/JPL一樣

，我們展望未來
，渴望處於創新的中心——保持好奇心，學著適應
，並且能夠打破傳統思維。如果說ADI過去50年的曆史教會了我們什麼，那就是：未來的新技術突破將推動工業走上新的道路，並以如今我們無法想象的方式塑造我們的世界。我們的願景是解決複雜、有意義、最具影響力的挑戰，並保持較領先。

“毅力”號火星探測器任務，以及接下來的許多任務都隻是宏大計劃的一小部分。NASA負責在2024年之前讓宇航員重返月球
，並且計劃在2028年之前建立持續載人計劃，為人類探索火星做好準備。ADI決心參與這場偉大的探索。

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