中國首次火星探測任務(wù)火星車有效載荷定標(biāo)試驗

張寶明，朱 巖，王連國，楊建峰，周 斌，徐衛(wèi)明，孫樹全，蔡治國，徐欣鋒，杜慶國

（1. 中國科學(xué)院 國家空間科學(xué)中心，北京 100190；2. 中國科學(xué)院 西安光學(xué)精密機械研究所，西安 710068；3. 中國科學(xué)院 空天信息創(chuàng)新研究院，北京 100190；4. 中國科學(xué)院 上海技術(shù)物理研究所，上海 200083；5. 中國科學(xué)院 地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029；6. 北京遙測技術(shù)研究所，北京 100076）

引 言

我國首次自主火星探測任務(wù)將通過一次發(fā)射任務(wù)，實現(xiàn)火星環(huán)繞和著陸巡視探測，對火星開展全面科學(xué)探測。

火星探測任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)如下[1-4]：

1）研究火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征；

2）研究火星表面土壤特征與水冰分布；

3）研究火星表面物質(zhì)組成；

4）研究火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征；

5）研究火星物理場與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

火星探測器由環(huán)繞器和著陸巡視器組成，著陸巡視器由進(jìn)入艙和火星車組成?；鹦擒囇惨曁綔y科學(xué)任務(wù)著眼于火星局部地區(qū)，開展高精度科學(xué)探測?；鹦擒嚿吓渲玫挠行лd荷包括：多光譜相機、火星車次表層探測雷達(dá)、火星表面成分探測儀、火星表面磁場探測儀和火星氣象測量儀[5-6]。有效載荷探測任務(wù)和功能如表1所示。

本文主要介紹火星車有效載荷研制過程中進(jìn)行的定標(biāo)試驗，對試驗項目、方法和結(jié)果進(jìn)行了描述。

1 有效載荷定標(biāo)試驗?zāi)康?/h2>

有效載荷在進(jìn)行工程應(yīng)用之前除了進(jìn)行各種規(guī)定的環(huán)境試驗、系統(tǒng)測試和驗收測試之外，還要進(jìn)行定標(biāo)試驗，確保產(chǎn)品性能滿足任務(wù)要求，獲得定標(biāo)數(shù)據(jù)，用于科學(xué)數(shù)據(jù)處理。

有效載荷定標(biāo)工作是保證有效載荷能夠完成科學(xué)目標(biāo)的重要試驗，為了保證有效載荷設(shè)備的測量精度和探測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，消除儀器設(shè)備的各種誤差和不一致性，使探測數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確更一致，有效載荷要進(jìn)行一系列的定標(biāo)試驗，對儀器的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。通過對正樣產(chǎn)品的定標(biāo)，獲得載荷設(shè)備的定標(biāo)參數(shù)，用于在軌采集的科學(xué)數(shù)據(jù)處理。有的載荷可以進(jìn)行在軌定標(biāo)，有的載荷無法進(jìn)行在軌定標(biāo)，對于無法在軌定標(biāo)的載荷而言，地面定標(biāo)試驗就尤為重要。

2 有效載荷定標(biāo)試驗項目

有效載荷工作原理不同，定標(biāo)試驗項目也不同。對于光學(xué)載荷而言，需要對本底暗電流、工作參數(shù)與輸出DN值（Digital Number像元亮度值）之間關(guān)系、各像元的畸變情況等進(jìn)行標(biāo)定，利用標(biāo)定的系數(shù)矩陣對獲得的科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，來獲得正確的科學(xué)數(shù)據(jù)分析結(jié)果；對于光譜分析類儀器設(shè)備，需要對光譜的位置和分辨率進(jìn)行標(biāo)定，利用標(biāo)定的參數(shù)對獲得的科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，獲得正確的分析結(jié)果，多光譜相機和火星表面成分探測儀既屬于光學(xué)載荷又屬于光譜分析類儀器。火星車次表層探測雷達(dá)、表面磁場探測儀和氣象測量儀定標(biāo)試驗，主要是對性能指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定，確保指標(biāo)能夠滿足要求，另外需要對儀器的工作穩(wěn)定性進(jìn)行標(biāo)定。

表1 有效載荷科學(xué)探測任務(wù)和功能Table 1 Scientific tasks and main function of payload

2.1 多光譜相機定標(biāo)

1）整機暗電流采集

整機暗電流采集是在沒有光輻射輸入的情況下，測量多光譜相機所有像元的輸出，得到暗電流系數(shù)矩陣，之后在正式圖像中將暗電流影響消除，提高圖像對比度。影響暗電流的參數(shù)主要是曝光時間和溫度[7]。

測試結(jié)果表明：溫度不變時，暗電流采集結(jié)果不隨曝光時間變化；在相同曝光時間下，溫度小于30 ℃時，暗電流變化范圍在11.5～14.1之間（像元亮度最大值1 024），但當(dāng)溫度大于30 ℃時，暗電流隨溫度升高而變大，從30 ℃時的12.8增大到48 ℃時的28.8。

2）相對輻射定標(biāo)

相對輻射定標(biāo)是為了消除相機圖像傳感器各像元間響應(yīng)的不一致性。多光譜相機系統(tǒng)線性很好，在不同工作模式下，得到的修正系數(shù)僅有很小的差異，因此，相對定標(biāo)修正矩陣簡化為同一的修正系數(shù)矩陣。利用定標(biāo)結(jié)果對圖像像元響應(yīng)進(jìn)行校正，得到正確的科學(xué)數(shù)據(jù)。

試驗中采用積分球作為光源，對不同的輸入輻亮度、曝光時間進(jìn)行組合，多光譜相機進(jìn)行圖像采集，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，去掉暗電流影響后，得到相對輻射定標(biāo)數(shù)據(jù)。

經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，多光譜相機相對輻射修正后的最大殘差為1.77%。

3）絕對輻射定標(biāo)

多光譜相機絕對輻射定標(biāo)，是獲得不同光譜通道、調(diào)焦位置、曝光時間下的相機數(shù)據(jù)DN值與輻亮度的關(guān)系。使用積分球作為光源，光譜輻射度計測量其輸出光譜輻亮度，對于多檔亮度，多光譜相機采用多檔曝光時間、不同調(diào)焦位置，不同光譜通道等多種工作模式采集圖像，數(shù)據(jù)處理后得到不同模式下的多光譜相機DN值輸出與光譜輻亮度的標(biāo)定系數(shù)。

考慮光源不確定度、多光譜相機不確定度、平場矯正殘差、歸一化殘差、標(biāo)準(zhǔn)具不確定度（光譜輻射度計）等因素，多光譜相機絕對輻射不確定度為3.8%。圖1為同一光亮度情況下，不同工作模式采集圖像后處理得到的光譜輻射亮度。

圖1 多光譜相機測量值與光譜輻射計測量的對比Fig. 1 MSCam data and spectrometer data

4）光譜定標(biāo)

將單色儀的波長位置與設(shè)備DN值對應(yīng)，并做歸一化處理，得到光譜相對響應(yīng)。讀取其中的中心波長及半高寬，得到光譜信息。測量波長不確定度取決于光譜輻射度計波長穩(wěn)定性和采樣間隔，光譜輻射度計的采樣間隔1.5 nm，波長穩(wěn)定性優(yōu)于1 nm，因此波長不確定度優(yōu)于2.5 nm。表2為各通道光譜實測結(jié)果。

表2 各通道光譜實測值Table 2 Spectral wavelength and half-width of each channel mm

5）彩色定標(biāo)

在室內(nèi)，相機對放置在標(biāo)準(zhǔn)光源燈箱中的標(biāo)準(zhǔn)色卡成像，同時應(yīng)用光譜輻射度計對標(biāo)準(zhǔn)色卡中的每一標(biāo)準(zhǔn)色譜，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)色卡給出的標(biāo)準(zhǔn)光照下的紅綠藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)值，對拍攝圖像進(jìn)行標(biāo)定。圖2為彩色校正后的色板。

6）幾何定標(biāo)

通過建立已知物點、像點對應(yīng)的關(guān)系模型，計算成像系統(tǒng)的內(nèi)外幾何關(guān)系，從而獲取相機參數(shù)[8]，即相機內(nèi)外方位元素。

圖2 三通道彩色校正后的效果Fig. 2 Color picture after calibration

試驗中，對8個光譜通道和6個調(diào)焦位置的內(nèi)方位元素進(jìn)行了測試和計算，獲得了各組合下的內(nèi)方位元素。幾何定標(biāo)的主要誤差來自于主點誤差，優(yōu)于0.3像元。

2.2 表面成分探測儀定標(biāo)

1）光譜定標(biāo)

火星表面成分探測儀包括兩個光譜儀組件：①激光誘導(dǎo)擊穿光譜（Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）儀組件，波長范圍覆蓋240～850 nm，采用光柵分光方式分為3段，依次是240～340 nm波段，340～540 nm波段，540～850 nm波段；②短波光譜儀組件，波長范圍覆蓋850～2 400 nm，采用AOTF（Acousto-Optic Turnable Filter）分光方式[9]。

LIBS光譜定標(biāo)采用汞氬燈、鋅燈、鎘燈和氖燈作為標(biāo)準(zhǔn)光源，通過光纖接入，LIBS模式采集這些光源的光譜數(shù)據(jù)，獲得光譜范圍、各個像素通道的光譜波長和光譜分辨率[10]。根據(jù)各通道內(nèi)峰值位置所對應(yīng)波長情況，采用二次函數(shù)來進(jìn)行擬合，其像元到波長的轉(zhuǎn)換關(guān)系為λ=ax2+bx+c，得到各通道內(nèi)由像元到波長的轉(zhuǎn)換關(guān)系及系數(shù)，如表3所示。通過轉(zhuǎn)換后光譜特征尖峰與標(biāo)準(zhǔn)光源特征波峰間比較分析，第1、第2和第3通道的波長標(biāo)定分辨率分別為0.067 nm、0.132 nm和0.203 nm。

表3 LIBS 3個通道的光譜波長轉(zhuǎn)換系數(shù)Table 3 Coefficient of LIBS Spectral wavelength

短波光譜儀采用AOTF分光方式，需要標(biāo)定探測波長與驅(qū)動頻率的關(guān)系、光譜分辨率與驅(qū)動頻率間的關(guān)系。首先利用AOTF性能測試系統(tǒng)對AOTF性能特性進(jìn)行精確測量，然后用精確標(biāo)定的單色儀作為光源，測試光譜儀的光譜響應(yīng)函數(shù)；兩者結(jié)合獲得短波光譜的光譜范圍、探測波長與驅(qū)動頻率的關(guān)系、光譜分辨率與驅(qū)動頻率間的關(guān)系，如圖3所示。

圖3 驅(qū)動頻率和長定標(biāo)結(jié)果Fig. 3 The relationship of wavelength and driving frequency

2）相對輻射定標(biāo)

采用標(biāo)準(zhǔn)光源對火星表面成分探測儀進(jìn)行相對輻射定標(biāo)，利用均衡穩(wěn)定的輻射光源，建立儀器輸出信號和觀測目標(biāo)物理量之間的傳遞關(guān)系，通過歸一化后的光譜DN值與輻射強度間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到不同通道多個像元間的響應(yīng)一致性。

對于LIBS光譜的相對輻射標(biāo)定，通過與已知輻射強度比較，將采集到的不同積分時間下的光譜信號，經(jīng)過與積分時間相比后，得到各波長對應(yīng)相對輻射標(biāo)定系數(shù)，并統(tǒng)計改正后偏差的標(biāo)準(zhǔn)差為標(biāo)定精度，各像元響應(yīng)DN值經(jīng)過輻射標(biāo)定系數(shù)改正后的光譜曲線與參考光譜曲線具有很好的一致性，如圖4所示。

圖4 LIBS標(biāo)定系數(shù)校正后的光譜Fig. 4 LIBS spectrum after calibration

3）絕對輻射定標(biāo)

采用積分球作為火星表面成分探測儀進(jìn)行絕對輻射定標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)面光源，積分球能級的輻射亮度已知，火星表面成分探測儀短波紅外通道分別對積分球的多個能級進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，得到不同光譜輻射亮度下的系統(tǒng)輸出，由此確定火星表面成分探測儀短波紅外通道的輸入輸出之間的關(guān)系。

對于LIBS光譜的絕對輻射標(biāo)定，采集不同能量級輻照條件的光譜曲線，通過比較分析輻射強度和采集的光譜曲線，得到輻射標(biāo)定系數(shù)及標(biāo)定精度。各像元響應(yīng)DN值經(jīng)過輻射標(biāo)定系數(shù)校正后，LIBS光譜曲線與參考光譜曲線基本一致。定標(biāo)結(jié)果表明，第1、第2和第3通道的標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.54%、3.12%和0.41%。短波紅外輻射定標(biāo)綜合計算誤差為5.59%。

4）幾何定標(biāo)

火星表面成分探測儀通過二維指向鏡旋轉(zhuǎn)來對火星車后方定標(biāo)樣品和前方探測目標(biāo)進(jìn)行精確指向。首先需要確定二維指向鏡坐標(biāo)系和火星車坐標(biāo)系兩者間的相對位姿關(guān)系，然后通過二維指向鏡的旋轉(zhuǎn)來控制主光軸精確指向任何位置上的探測目標(biāo)。另外，通過激光束的焦距變化來對目標(biāo)表面進(jìn)行精確探測，其焦距的調(diào)節(jié)參數(shù)與探測距離存在一定轉(zhuǎn)換關(guān)系。幾何定標(biāo)的主要內(nèi)容有：①二維指向鏡觀測目標(biāo)時的輸出角度值，及其真實角度間偏差的改正參量；②激光束的焦距調(diào)節(jié)參數(shù)與探測距離間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

角度定標(biāo)結(jié)果，得到水平角和垂直角的均方根誤差分別為0.043°和0.148°。

距離定標(biāo)結(jié)果，根據(jù)激光束焦距調(diào)節(jié)參數(shù)獲得探測距離與實際距離間偏差的均方根誤差為0.56 cm。

2.3 火星車次表層探測雷達(dá)定標(biāo)

1）雷達(dá)性能和系統(tǒng)特性參數(shù)定標(biāo)

常溫條件下，測試了雷達(dá)工作頻率、中心頻率、發(fā)射功率和波形、時窗、系統(tǒng)噪聲、系統(tǒng)靈敏度、線性動態(tài)范圍、系統(tǒng)增益參數(shù)等特性指標(biāo)[11]。

不同溫度條件下（-40～ + 55 ℃）進(jìn)行的測試項目和結(jié)果為：

（1）發(fā)射機輸出調(diào)頻信號的頻率線性度和功率，低頻功率：大于27.16 dBm，高頻功率：大于27.31 dBm；

（2）不同工作溫度下的系統(tǒng)幅相特性；

（3）不同工作溫度下接收機最小可檢測功率測試，低頻：優(yōu)于-96.82 dBm，高頻：優(yōu)于-115.48 dBm。

針對高低頻天線，測試天線電壓駐波比、天線方向圖和增益：低頻天線駐波比小于3.0，增益 ≥ -10 dBi @55 MHz；高頻天線駐波比小于2.0，增益 ≥ 2 dBi @1 300 MHz。

系統(tǒng)無反射回波定標(biāo)：將雷達(dá)安裝在模擬火星車上，低頻通道天線展開，使用熱氣球?qū)⒛M火星車吊離地面200 m，同時模擬火星車距離熱氣球200 m，達(dá)到無反射的試驗狀態(tài)，采集回波信號，獲得此狀態(tài)下的探測數(shù)據(jù)。利用無反射狀態(tài)下的科學(xué)數(shù)據(jù)，分別對低頻通道和高頻通道數(shù)據(jù)進(jìn)行去背景處理。

系統(tǒng)全反射回波定標(biāo)：將雷達(dá)安裝在模擬火星車上，低頻通道天線展開，在開闊場地的金屬地面上開展探測，進(jìn)行全反射狀態(tài)下信號采集。

2）系統(tǒng)穩(wěn)定性定標(biāo)

雷達(dá)開機工作后，檢測系統(tǒng)特性參數(shù)隨時間變化的情況，得到雷達(dá)系統(tǒng)穩(wěn)定性結(jié)果，包括：

（1）時鐘穩(wěn)定性：開機4.7 min后，晶振穩(wěn)定性優(yōu)于0.1 ppm；

（2）發(fā)射機輸出功率穩(wěn)定性：開機后即穩(wěn)定，不隨時間變化；

（3）接收機幅頻響應(yīng)穩(wěn)定性：開機后即穩(wěn)定，不隨時間變化。

2.4 火星表面磁場探測儀定標(biāo)

1）量程、線性度、三軸正交度定標(biāo)

將待標(biāo)定表面磁場探頭和標(biāo)準(zhǔn)磁強計置于磁場線圈環(huán)繞的磁空間中，對表面磁場探頭進(jìn)行線性加場試驗，外加磁場范圍-65 000～+65 000 nT，檢測表面磁場探頭每軸的線性度和量程、測量范圍、三軸正交度等[12-13]。

（1）表面磁場探頭量程：± 65 000 nT；

（2）測量范圍：± 2 000 nT；

（3）線性度：優(yōu)于0.020%；

（4）三軸之間正交度：優(yōu)于0.3′。

2）噪聲、分辨率、精度定標(biāo)

將表面磁場探測儀探頭放置在磁屏蔽筒內(nèi)，內(nèi)部噪聲小于0.1 pT，表面磁場探測儀工作，采集各軸向磁場數(shù)據(jù)，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT分析，獲得磁場噪聲、分辨率指標(biāo)。

（2）分辨率：優(yōu)于0.01 nT。

3）溫度穩(wěn)定性定標(biāo)

將表面磁場探測儀探頭放在溫控箱工作區(qū)，使工作區(qū)磁場環(huán)境為零場，改變溫箱溫度，溫度從-60 ～+ 55 ℃升高，每間隔5 ℃作為一個測試點，獲得磁場探測數(shù)據(jù)，通過計算，去除本底磁場變化后，得到溫度對磁場探測結(jié)果的影響，如表4所示。

表4 各軸向的溫度穩(wěn)定性Table 4 The temperature stability of each axis

2.5 火星氣象測量儀定標(biāo)

1）氣溫測量參數(shù)定標(biāo)

氣溫測量探頭采用3個PT1000鉑電阻作為氣溫測量敏感元件，標(biāo)定過程主要是確定輸出電壓值和鉑電阻阻值的關(guān)系，確定電阻值與溫度之間的關(guān)系，如圖5所示，最終獲得溫度計算模型和系數(shù)[14]。

①溫度范圍：-130～+70 ℃；

②定標(biāo)后溫度準(zhǔn)確度：優(yōu)于0.34 ℃；

③分辨率：0.1 ℃。

圖5 溫度傳感器分度數(shù)據(jù)Fig. 5 Temperature sensor indexing data

2）氣壓測量參數(shù)定標(biāo)

氣壓測量采用MEMS電容式微壓傳感器，傳感器的測量范圍為1～2 000 Pa，傳感器的定標(biāo)方式為：測試傳感器在不同溫度點、不同壓力點的信號輸出，利用曲面數(shù)值逼近擬合的方式，對傳感器進(jìn)行補償，得到補償計算數(shù)學(xué)公式及參數(shù)。

定標(biāo)完成后，在1～2 000 Pa，-40～+55 ℃范圍內(nèi)對傳感器進(jìn)行測試，并依據(jù)GB/T 15 478-1995壓力傳感器性能測試方法的相關(guān)要求，計算傳感器的性能指標(biāo)。

①量程：1～2 000 Pa，過壓105 kPa；

②準(zhǔn)確度：0.812%；

③分辨率：0.084 9 Pa。

3）風(fēng)場測量參數(shù)定標(biāo)

風(fēng)場測量采用的是熱膜式風(fēng)場傳感器，通過測量流體中的熱源和流體間的熱傳導(dǎo)間接測量流體的流速。風(fēng)場測量模塊的輸出為加熱功率P，加熱功率P與風(fēng)速V之間的關(guān)系為

其中：ΔT為探頭溫度和環(huán)境溫度的溫差；A和B為與流體介質(zhì)成分和探頭結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)。因此地面定標(biāo)需要確定A、B兩個系數(shù)。因為火星大氣成分和探頭結(jié)構(gòu)已知，采用定標(biāo)裝置獲得風(fēng)速與功率的關(guān)系，然后通過多項式擬合獲得A、B兩個系數(shù)。

將不同測量點輸出值折算到1 000 Pa氣壓環(huán)境下，獲得傳感器輸出功率隨風(fēng)速的變化關(guān)系曲線，如圖6所示。

①風(fēng)速量程：70 m/s，準(zhǔn)確度：風(fēng)速0～10 m/s時，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.56 m/s；風(fēng)速為10～20 m/s時，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.96 m/s；風(fēng)速為20～70 m/s時，準(zhǔn)確度優(yōu)于1.06 m/s；

②風(fēng)向量程：0～360°；風(fēng)向準(zhǔn)確度：11.8°。

圖6 輸出功率與風(fēng)速關(guān)系曲線Fig. 6 The relationship of powerand wind speed

4）聲音測量參數(shù)定標(biāo)

①靈敏度標(biāo)定：使用比較法聲學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)，將聲校準(zhǔn)器置于參考頻率及額定的聲壓級后開啟電源，待腔內(nèi)聲壓穩(wěn)定后，聲音傳感器采集聲信號，可得到聲音傳感器靈敏度，結(jié)果為68.14 mV/Pa；

②頻率響應(yīng)標(biāo)定：使用比較法聲學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)測試傳感器頻率響應(yīng)，設(shè)置測試頻率250 Hz，聲壓級設(shè)置為額定聲壓級，20 Hz～20 kHz范圍內(nèi)，逐頻點測量并記錄聲音探頭的模擬信號輸出值；

③聲音傳感器動態(tài)范圍：利用消聲系統(tǒng)對聲音探頭的動態(tài)范圍下限進(jìn)行定標(biāo)，將動態(tài)范圍上限值與下限值相減即得動態(tài)范圍，結(jié)果為96.12 dB；

④聲壓靈敏度溫度響應(yīng)標(biāo)定：聲音傳感探頭放置于高低溫箱內(nèi)，采用聲音導(dǎo)管將標(biāo)準(zhǔn)活塞發(fā)生器產(chǎn)生的聲音導(dǎo)入，待測聲音探頭進(jìn)行信號采集，改變溫度（-60～+55 ℃范圍）后進(jìn)行測試，溫度區(qū)間內(nèi)響應(yīng)度偏差在 ± 2.35 dB內(nèi)。

3 結(jié)束語

我國首次自主火星探測器“天問1號”于2020年7月23日成功發(fā)射，預(yù)計2021年5月著陸火星，火星車有效載荷將在火星表面進(jìn)行科學(xué)探測，有效載荷定標(biāo)數(shù)據(jù)將用于科學(xué)數(shù)據(jù)反演和處理。

火星車多光譜相機相對于“嫦娥3號”全景相機增加了多光譜功能，定標(biāo)項目中增加了光譜定標(biāo)，同時，在輻射定標(biāo)和幾何定標(biāo)中，增加了不同光譜譜段下的數(shù)據(jù)采集和定標(biāo)。

火星表面成分探測儀將用于LIBS探測的可見光譜儀與紅外光譜探測中的短波光譜儀合二為一，通過兩種方式相結(jié)合實現(xiàn)在原子和分子兩個層面對物質(zhì)信息進(jìn)行分析，儀器譜段覆蓋范圍寬，在240～850 nm范圍內(nèi)光譜分辨率0.1～0.3 nm（美國“好奇號”（Curiosity）化學(xué)相機對應(yīng)譜段的光譜分辨率為0.15～0.65 nm），采用特征光譜定標(biāo)法，在光譜定標(biāo)過程中使用汞燈、鈉燈等4組標(biāo)準(zhǔn)燈的發(fā)射譜線進(jìn)行標(biāo)定，光譜分辨率標(biāo)定結(jié)果為0.067 nm，不同譜段之間具有重疊區(qū)域，實現(xiàn)無縫覆蓋全譜段范圍，定標(biāo)數(shù)據(jù)更精細(xì)準(zhǔn)確。

火星氣象測量儀為中國首次用于氣象測量的深空探測有效載荷，參考國家校準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合火星環(huán)境條件，制定了火星氣象測量儀的定標(biāo)試驗方案和試驗條件。針對風(fēng)場測量定標(biāo)方案，建立了風(fēng)場計算模型，由于火星大氣與地球大氣密度差異，建立了大氣密度與風(fēng)速測量對應(yīng)關(guān)系模型，采用雷諾數(shù)進(jìn)行修正后，定標(biāo)結(jié)果覆蓋了風(fēng)場測量性能指標(biāo)。

相對于我國以往航天任務(wù)，火星車有效載荷均為新研產(chǎn)品，同時火星探測也是我國首次，火星的各項環(huán)境條件均為未知，有效載荷在產(chǎn)品研制和定標(biāo)過程中針對火星的各種環(huán)境條件進(jìn)行了分析，包括溫度、大氣、光照、光譜、引力、物質(zhì)成分等等，針對各種環(huán)境條件制定了合適的定標(biāo)試驗方案，順利完成了定標(biāo)試驗。

在深空探測任務(wù)中，面對不同的星球，科學(xué)探測使用的有效載荷設(shè)備有一定的相似性，我國火星探測有效載荷的定標(biāo)試驗方法和經(jīng)驗可以為后續(xù)行星探測任務(wù)提供參考。