空间中心研制的火星离子与中性粒子分析仪应用于我国首次火星探测任务

　　水和大气一直是人类探测火星的主题。在太阳风的作用下，火星大气以离子和中性粒子的形式不断逃逸，这也是造成火星水和大气演化的重要原因。太阳风是如何控制火星大气逃逸的，以及准确的逃逸率是多少，这些都是研究火星大气逃逸的关键问题，要解决这些问题需要掌握火星逃逸离子和中性粒子的能量、通量、方向和成分等信息。  

　　在我国首次自主火星探测器“天问一号”环绕器上配置了由中国科学院国家空间科学中心研制的火星离子与中性粒子分析仪，对火星空间环境中的离子和中性粒子参数进行就位探测，研究火星大气逃逸机制、太阳风与火星的相互作用。此外，在探测器飞向火星阶段，该载荷还将对太阳风离子进行探测，研究太阳风在行星际的传播特性。  

　　要对离子和中性粒子两种粒子进行探测，以往国际探测任务采用两台载荷实现，火星离子与中性粒子分析仪采用了创新的离子和中性粒子分时共享传感器的设计方案，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，为探测器节省了宝贵的重量资源。  

　　该载荷进行的中性粒子探测为国内首次开展，研制团队自主设计和研制了带电粒子抑制、离子透镜、离子能量和成分分析等部件，结合国际合作伙伴的电离部件，在中性粒子电离探测技术方面实现了零的突破，填补了国内在该领域的空白。  由于探测参数的复杂性和未知性，该载荷设计了10种探测模式，并且可以根据科学探测需求重新定义并选择新的探测模式，工作方式极为灵活，为深入开展科学研究提供更为精准的探测数据。  

　　在载荷研制阶段，火星离子与中性粒子分析仪在中国科学院国家空间科学中心和瑞士伯尔尼大学开展了联合地面定标，定标结果表明，载荷的综合性能指标优于任务要求，并达到了国际同类载荷的先进水平，有望在科学目标实现方面取得突破。研制过程中，开展了深入的国内和国际合作，参研单位包括中国科学技术大学、瑞士伯尔尼大学。  

      （供稿：探测室）

　　图一：离子与中性粒子分析仪  

　　图二：离子与中性粒子分析仪在轨探测示意图