一、方案背景：天問二號的深空極限探測任務(wù)

2025 年 5 月 29 日，天問二號探測器于西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，奔赴小行星 2016HO3 開展采樣返回科學(xué)探測。漫長星際飛行途中，探測器先后完成深空機(jī)動(dòng)、軌道中途修正等復(fù)雜軌道控制；2026 年 6 月 6 日捕獲目標(biāo)小行星，6 月 7 日在 3 萬千米距離完成捕獲控制、實(shí)現(xiàn)共面伴飛，6 月 19 日抵近至小行星 2000 千米，即將開展形貌測繪、物質(zhì)成分解析、內(nèi)部結(jié)構(gòu)探測等精細(xì)化作業(yè)，為小行星表面采樣筑牢數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

從地球到數(shù)億公里外的小行星帶，天問二號全程暴露于真空劇烈溫變、高能空間輻射、微流星撞擊、發(fā)射強(qiáng)沖擊、微重力擾動(dòng)多重工況：向陽面溫度超 120℃、背陽面低至 - 180℃以下，晝夜溫差超 300℃；太陽風(fēng)、銀河宇宙射線持續(xù)轟擊電子元器件；火箭發(fā)射、軌控發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火產(chǎn)生數(shù)千 g 瞬時(shí)沖擊；小行星帶微塵埃持續(xù)撞擊艙體與載荷光學(xué)窗口。整套探測器導(dǎo)航、控軌、熱控、結(jié)構(gòu)健康、科學(xué)探測全流程，均依賴高性能航天傳感器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)感知與閉環(huán)控制，傳感器是深空探測器在環(huán)境下生存、精準(zhǔn)探測、完成科學(xué)探索的核心硬件基石。（本段部分文字內(nèi)容，轉(zhuǎn)載于“"公眾號，如有侵權(quán)，通知?jiǎng)h除！）

二、深空探測器面臨三大惡劣工況及傳感器核心挑戰(zhàn)

（一）高低溫劇烈交變工況

太空無大氣對流換熱，探測器受太陽直射與星體陰影交替影響，溫度區(qū)間覆蓋“-270℃~150℃"，溫差變化速率快、持續(xù)周期長。

1. 危害：傳感器敏感元件熱脹冷縮形變，壓電陶瓷、半導(dǎo)體芯片性能漂移；密封結(jié)構(gòu)開裂、引線脫焊；測溫、振動(dòng)、導(dǎo)航傳感數(shù)據(jù)出現(xiàn)大幅溫漂誤差；光學(xué)類傳感器鏡片熱變形，成像光譜探測失效。

2. 任務(wù)痛點(diǎn)：深空探測器深空機(jī)動(dòng)、小行星遠(yuǎn)距離伴飛、2000 千米近距探測階段，太陽翼、推進(jìn)艙、光譜載荷、采樣機(jī)構(gòu)分處溫差極大區(qū)域，普通工業(yè)傳感器會(huì)直接失效，無法支撐軌道修正與物質(zhì)探測。

（二）空間高能輻射工況

深空無地球磁場、大氣層屏蔽，持續(xù)存在太陽耀斑質(zhì)子流、銀河宇宙重離子、紫外電離輻射，產(chǎn)生總電離劑量效應(yīng)、單粒子翻轉(zhuǎn)、單粒子閂鎖等損傷。

1. 危害：傳感器集成電路閾值漂移、存儲數(shù)據(jù)亂碼；壓電、MEMS 敏感元件靈敏度衰減；電路短路燒毀，導(dǎo)致導(dǎo)航敏感器、結(jié)構(gòu)監(jiān)測傳感器誤報(bào) / 無輸出；軌道控制、近距小行星捕獲動(dòng)作失控。

2. 任務(wù)痛點(diǎn)：深空探測器數(shù)月小行星伴飛階段長期暴露于深空輻射，一旦傳感系統(tǒng)失效，3 萬千米共面飛行、2000 千米抵近探測等關(guān)鍵操作將失去數(shù)據(jù)支撐，采樣任務(wù)直接中斷。

（三）真空、沖擊、微流星力學(xué)惡劣工況

1. 發(fā)射段：火箭起飛、級間分離產(chǎn)生 5000g 以上瞬時(shí)沖擊，極易損壞精密傳感元件；

2. 星際飛行：微流星、小行星塵埃持續(xù)撞擊艙體，產(chǎn)生微弱應(yīng)力振動(dòng)；軌控發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火帶來持續(xù)低頻振動(dòng)；

3. 真空環(huán)境：普通高分子材料揮發(fā)污染光學(xué)載荷鏡頭，干擾光譜、成像傳感器探測精度。

三、森瑟科技航天級傳感器全品類適配深空探測的任務(wù)場景，破解環(huán)境難題

森瑟科技（Senther）深耕環(huán)境傳感研發(fā)，針對深空探測高低溫、強(qiáng)輻射、強(qiáng)沖擊、真空污染四大痛點(diǎn)，形成耐超低溫加速度傳感器、航天三軸沖擊振動(dòng)傳感器、抗輻射溫度傳感模組、多物理場一體化監(jiān)測傳感器四大系列航天級產(chǎn)品，覆蓋探測器的發(fā)射驗(yàn)證、深空巡航軌道控制、小行星伴飛探測、采樣機(jī)構(gòu)健康監(jiān)測全生命周期應(yīng)用，解決環(huán)境傳感失效風(fēng)險(xiǎn)。

（一）超低溫 914P 系列加速度傳感器：解決深空近零度低溫失效難題

核心環(huán)境適配能力

1. 極限耐溫：可穩(wěn)定工作于“-269℃超低溫環(huán)境"，覆蓋小行星背陽面、深空陰影區(qū)極低溫工況，同時(shí)兼容 125℃高溫向陽面，寬溫域低熱釋電效應(yīng)，大幅抑制溫度變化帶來的信號漂移；

2. 密封抗真空：全金屬焊接氣密密封結(jié)構(gòu)，真空下無材料揮發(fā)，避免污染深空探測器紅外光譜儀、多光譜相機(jī)光學(xué)鏡片；

3. 抗沖擊力學(xué)設(shè)計(jì)：陶瓷壓電敏感元件 + 隔離減震基座，耐受 5000g 發(fā)射沖擊，匹配火箭發(fā)射、探測器軌控點(diǎn)火瞬時(shí)過載。

在深空探測器任務(wù)中的具體應(yīng)用與解決問題

1. 發(fā)射段結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測
傳感器搭載于探測器推進(jìn)艙、科學(xué)載荷艙，全程記錄火箭起飛、整流罩分離、星箭分離沖擊振動(dòng)數(shù)據(jù)。解決傳統(tǒng)傳感器低溫下靈敏度丟失問題，精準(zhǔn)驗(yàn)證深空探測器雷達(dá)、光譜儀、導(dǎo)航敏感器結(jié)構(gòu)耐受強(qiáng)度，提前預(yù)判精密光學(xué)儀器是否存在內(nèi)部損傷。

2. 深空機(jī)動(dòng)與中途修正軌道姿態(tài)監(jiān)測
深空探測器多次深空機(jī)動(dòng)、軌道中途修正時(shí)，914P傳感器實(shí)時(shí)采集探測器三軸微加速度信號，為姿態(tài)控制系統(tǒng)提供精準(zhǔn)反饋。解決深空低溫下姿態(tài)傳感漂移、軌道修正定位偏差放大至千米級的風(fēng)險(xiǎn)，保障探測器精準(zhǔn)飛向小行星、3 萬千米距離平穩(wěn)完成捕獲控制、實(shí)現(xiàn)共面飛行。

3. 小行星 2000 千米近距塵埃撞擊監(jiān)測
探測器抵近小行星后，小行星帶微小塵埃持續(xù)撞擊艙體，914P高頻加速度傳感器捕捉撞擊產(chǎn)生的微小應(yīng)力波，通過頻譜分析計(jì)算塵埃通量與撞擊動(dòng)能。解決無法實(shí)時(shí)評估小行星周邊碰撞風(fēng)險(xiǎn)的問題，為采樣區(qū)域選址、探測器主動(dòng)避障提供數(shù)據(jù)支撐。

4. 采樣機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)振動(dòng)監(jiān)測
后續(xù)小行星表面采樣作業(yè)前，傳感器監(jiān)測采樣機(jī)械臂、采樣鉆頭微振動(dòng)，在 - 150℃低溫陰影區(qū)保持測量精度，避免熱變形導(dǎo)致采樣定位偏差，保障小行星物質(zhì)樣本完整采集。

（二）535A 三軸沖擊振動(dòng)傳感器：抗輻射輕量化平臺監(jiān)測方案

核心環(huán)境適配能力

1. 輻射加固電路：采用抗輻射剪切壓電陶瓷元件，搭配三模冗余電路設(shè)計(jì)，耐受深空長期電離輻射，抑制單粒子翻轉(zhuǎn)造成的數(shù)據(jù)亂碼；

2. 微型輕量化：扁平小型化結(jié)構(gòu)，適配深空探測器探測器有限搭載空間，低功耗設(shè)計(jì)適配深空有限能源供給；

3. 寬頻三軸同步采集：覆蓋低頻軌道振動(dòng)至高頻瞬時(shí)沖擊，溫度耐受區(qū)間 - 55℃~125℃，適配探測器向陽 / 背陽交替溫變環(huán)境。

在深空探測器任務(wù)中的具體應(yīng)用與解決問題

1. 太陽翼展開與在軌狀態(tài)監(jiān)測
深空探測器圓形柔性太陽翼二次展開過程中，三軸傳感器實(shí)時(shí)采集展開沖擊與在軌微振動(dòng)。解決空間輻射造成傳感器電路漂移、溫變導(dǎo)致振動(dòng)數(shù)據(jù)失真問題，實(shí)時(shí)判斷太陽翼鎖定結(jié)構(gòu)是否完好，保障探測器長期深空供電穩(wěn)定。

2. 科學(xué)載荷平臺隔振控制
多光譜相機(jī)、可見紅外成像光譜儀對微振動(dòng)極度敏感，微小振動(dòng)會(huì)造成小行星成像模糊、物質(zhì)光譜解析失真。535A 傳感器實(shí)時(shí)感知平臺微振動(dòng)，反饋至主動(dòng)隔振系統(tǒng)，抵消探測器發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械臂擾動(dòng)，在高低溫、輻射共存環(huán)境下穩(wěn)定輸出精準(zhǔn)振動(dòng)數(shù)據(jù)，支撐小行星形貌、礦物成分高精度探測。

3. 輻射環(huán)境下長期在軌健康管理（PHM）
傳感器內(nèi)置輻射耐受采集芯片，在軌數(shù)年持續(xù)監(jiān)測探測器艙體、推進(jìn)系統(tǒng)振動(dòng)特征，通過振動(dòng)頻譜變化預(yù)判管路泄漏、機(jī)構(gòu)卡滯故障。解決普通傳感器長期輻射后精度衰減、無法長期無人在軌監(jiān)測的痛點(diǎn)，保障深空探測器從深空巡航到小行星采樣全流程設(shè)備安全。

（三）一體化抗輻射溫度傳感模組：全域熱控閉環(huán)保障

核心環(huán)境適配能力

1. 寬溫抗輻射鉑電阻敏感元件，抗總電離劑量 3Mrad，抑制宇宙射線造成測溫零點(diǎn)漂移；

2. 熱膨脹匹配封裝，解決 300℃級劇烈溫差下傳感器引線斷裂、測溫誤差超標(biāo)的問題；

3. 多通道集成設(shè)計(jì)，單模組可同步采集探測器艙內(nèi)、太陽翼、載荷鏡頭、采樣機(jī)構(gòu)多點(diǎn)溫度。

在深空探測器任務(wù)中的具體應(yīng)用與解決問題

深空探測器向陽面高溫、背陽面極低溫會(huì)直接導(dǎo)致光譜儀鏡片形變、電池失效、采樣機(jī)構(gòu)卡死，溫度傳感模組構(gòu)建全探測器熱控閉環(huán)：

1. 實(shí)時(shí)監(jiān)測紅外光譜儀、探測雷達(dá)光學(xué)窗口溫度，主動(dòng)調(diào)節(jié)熱控加熱 / 制冷回路，抵消溫差帶來的光學(xué)畸變，保障小行星物質(zhì)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)探測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；

2. 監(jiān)測推進(jìn)劑貯箱、發(fā)動(dòng)機(jī)管路溫度，規(guī)避低溫推進(jìn)劑凝固、高溫管路熱變形泄漏風(fēng)險(xiǎn)，保障深空機(jī)動(dòng)、小行星捕獲、抵近接近等多次軌道控制順利實(shí)施；

3. 采樣作業(yè)前監(jiān)測采樣機(jī)構(gòu)溫度，通過熱控系統(tǒng)將機(jī)構(gòu)溫度穩(wěn)定至工作區(qū)間，避免低溫機(jī)械卡死、高溫材料軟化，保障采樣任務(wù)順利開展。

（四）多物理場融合傳感單元：小行星空間環(huán)境綜合探測輔助

森瑟一體化融合傳感器集成溫度、微振動(dòng)、輻射劑量感知模塊，適配深空探測器小行星空間環(huán)境探測需求：

1. 同步采集小行星周邊輻射強(qiáng)度、探測器局部溫度、艙體微振動(dòng)多維度數(shù)據(jù)，輔助磁強(qiáng)計(jì)、帶電粒子分析儀解析太陽風(fēng)與小行星相互作用機(jī)制；

2. 解決單一傳感器僅能采集單參數(shù)、無法綜合評估環(huán)境對探測載荷聯(lián)合干擾的問題，為小行星演化、太陽系早期物質(zhì)起源科學(xué)研究提供多維度完整原始數(shù)據(jù)。

四、森瑟傳感核心技術(shù)體系：從材料、封裝、電路三重維度抵御深空環(huán)境

（一）特種航天級材料選型，抵御高低溫與輻射

1. 敏感元件：選用抗輻射壓電陶瓷、SOI 輻射硬化半導(dǎo)體、高純鉑測溫元件，低溫?zé)o性能衰減，高能粒子轟擊下靈敏度衰減量控制在 1% 以內(nèi)；

2. 結(jié)構(gòu)封裝：高溫合金 + 氧化鋁陶瓷氣密焊接封裝，熱膨脹系數(shù)與探測器艙體匹配，300℃溫差循環(huán)無開裂；全低真空釋氣材料，杜絕污染光學(xué)載荷；

3. 絕緣涂層：多層抗輻射復(fù)合絕緣涂層，阻擋紫外、質(zhì)子電離輻射穿透內(nèi)部電路。

（二）加固電路與冗余設(shè)計(jì)，對抗單粒子輻射損傷

1. 輻射加固 ASIC 采集芯片，具備單粒子閂鎖自復(fù)位功能，避免輻射造成傳感器燒毀；

2. 信號通道三模冗余架構(gòu)，一路傳感通道受輻射失效時(shí)，備份通道無縫切換，保障深空探測器關(guān)鍵軌道控制、近距探測不中斷；

3. 內(nèi)置 EDAC 錯(cuò)誤校正算法，自動(dòng)修正輻射導(dǎo)致的信號數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)，杜絕誤控、誤判。

（三）熱補(bǔ)償與減震一體化結(jié)構(gòu)，適配劇烈溫變、強(qiáng)沖擊

1. 內(nèi)置多點(diǎn)溫度補(bǔ)償算法，實(shí)時(shí)修正高低溫帶來的零點(diǎn)漂移，全溫域測量誤差控制在 0.5% FS 以內(nèi)；

2. 內(nèi)部多級減震隔離結(jié)構(gòu)，吸收火箭發(fā)射、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火數(shù)千 g 沖擊，保護(hù)精密敏感元件不碎裂；

3. 低熱釋電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，溫度快速變化時(shí)無額外雜散信號輸出，適配小行星晝夜快速溫變場景。

五、森瑟傳感器對深空探測器深空探測任務(wù)的核心價(jià)值

1. 保障探測器 “生存底線"，抵御太空環(huán)境
通過耐高低溫、抗輻射、抗沖擊傳感全系列產(chǎn)品，解決真空溫差、宇宙輻射、發(fā)射沖擊三大致命環(huán)境威脅，實(shí)現(xiàn)探測器從地球發(fā)射→深空巡航→小行星 3 萬千米伴飛→2000 千米近距探測全階段設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)感知，避免傳感失效引發(fā)軌道失控、載荷損毀、采樣任務(wù)失敗。

2. 支撐高精度軌道控制，完成小行星捕獲關(guān)鍵動(dòng)作
高精度加速度、溫度傳感為深空機(jī)動(dòng)、中途修正、小行星共面飛行控制提供精準(zhǔn)反饋數(shù)據(jù)，讓深空探測器精準(zhǔn)完成遠(yuǎn)距離小行星捕獲、平穩(wěn)抵近，為后續(xù)精細(xì)化探測創(chuàng)造軌道條件。

3. 賦能小行星科學(xué)探測，達(dá)成深空探索核心目標(biāo)
穩(wěn)定可靠的環(huán)境傳感系統(tǒng)，保障多光譜相機(jī)、紅外光譜儀、探測雷達(dá)等科學(xué)載荷在惡劣工況下穩(wěn)定工作，精準(zhǔn)獲取小行星形貌、物質(zhì)成分、表層內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)篩選安全采樣區(qū)域，為解析太陽系起源、探索水與生命起源等重大科學(xué)課題提供核心數(shù)據(jù)支撐。

4. 構(gòu)建長期在軌健康監(jiān)測體系，降低深空無人任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)
全周期 PHM 狀態(tài)監(jiān)測傳感器實(shí)時(shí)預(yù)警推進(jìn)系統(tǒng)、采樣機(jī)構(gòu)、太陽翼故障，實(shí)現(xiàn)深空無人自主預(yù)警，大幅降低數(shù)億公里地面測控滯后帶來的任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，為我國后續(xù)彗星探測、深空采樣返回任務(wù)積累環(huán)境傳感工程經(jīng)驗(yàn)。

六、總結(jié)

深空探測器小行星探測任務(wù)，是我國深空探測邁向小天體采樣返回的里程碑，而太空高溫、低溫、輻射環(huán)境，是制約探測器穩(wěn)定工作、科學(xué)探測落地的核心瓶頸。森瑟科技依托航天級環(huán)境傳感核心技術(shù)，從超低溫振動(dòng)監(jiān)測、抗輻射沖擊采集、全域熱控測溫、多物理場融合監(jiān)測四大維度，提供全鏈條傳感解決方案，通過特種材料、輻射加固電路、溫變減震一體化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)性解決深空惡劣工況下傳感器漂移、失效、損壞難題。

以森瑟航天傳感器為代表的國產(chǎn)環(huán)境傳感技術(shù)，持續(xù)為深空探測器軌道控制、結(jié)構(gòu)健康管理、小行星精細(xì)探測、采樣保障提供底層感知支撐，讓探測器在億萬公里外的深空穩(wěn)定運(yùn)行，精準(zhǔn)解鎖小行星的宇宙密碼，助力我國行星科學(xué)探索不斷突破邊界。