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来源：科技日报
◎ 科技日报记者 金凤 实习记者 雷浩然
应急信标，相当于飞机的黑匣子，在深空探测中，可以在紧急情况下，发送指定信号，分析探测器的着陆状态。
2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，并成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。
23日，科技日报记者从南京航空航天大学获悉，在本次火星探测任务中，该校研制的火星应急信标装置，将搭载“天问一号”在火星着陆。科研团队介绍，这套应急信标的防冲击性比黑匣子高三四成，并将在火星的极端气候下，接受远距离通信的挑战，南航是国内唯一独立承担火星探测器载荷研制任务的高校。
南京航空航天大学科研团队研制的火星应急信标装置，受访者供图
应急信标防冲击性比黑匣子高三四成
“天问一号”将在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并择机开展着陆等任务，进行火星科学探测。
“我们研制的信标装置安装在探测器的着陆器上。应急信标装置相当于飞机的黑匣子，在探测器着陆后，可在特定情况下，发送指定信号，分析探测器的着陆状态。”南航火星探测器信标项目冲击防护系统主任设计师张子建告诉科技日报记者。
“这意味着信标得有高冲击防护能力。”张子建介绍，科研团队建构了一种刚柔耦合系统，相当于给信标穿了一身刚柔相济的“防护服”，防冲击性比飞机的黑匣子要高30%-40%。“这种防护强度，相当于从高空扔一个鸡蛋，不仅要保证鸡蛋不破，而且蛋黄和蛋清还要不混。”
高过载冲击试验是考核信标装置抗极端环境的重要验证试验，试验的过程具有一定的危险性，尽管在试验前有专门关于技术安全的风险控制措施，但高冲击试验的危险性和不确定性，还是让团队成员吃了不少苦头。
南航火星应急信标团队总设计师、航天学院常务副院长陈金宝介绍，为了让高冲击试验可控、可测的进行，团队采用了五种试验验证工作的冲击方案。第一种方案需要近距离测量信标的参数，但由于信标位置的不可预知性，团队成员需要冒着被砸伤的风险，坚守在试验场第一线测量参数。实际试验工作中，信标距离成员的距离不足十米，若稍微出现一点偏差，团队成员可能就面临生命危险。
南京航空航天大学科研团队分享火星应急信标装置的科研故事。金凤摄
火星应急信标装置在国内外属“首创”
火星温度高温高寒，为了让信标在零下130摄氏度至50度的极端温度下工作，冻不着、热不着，研究团队实施了一种像叠被子一样的工艺，进行精确的热控分析，以更精确地减少材料、保存热量，而这都是没有经验可循的。
实现远距离通信是信标的功能之一，为了实现该功能需要复杂的无线电测控系统、电源系统等，而如何将这些复杂的系统都装进4公斤重的信标里，用张子建的话说，这相当于将大象装进冰箱里。对此，团队要逐一攻克电磁兼容等问题。
在信标装置通信能力测试的过程中，研制人员曾发现通信有丢帧的现象，一直找不到原因，为了查找和定位通讯的故障，不带问题上天，大家主动放弃假期，成立技术突击小队，连续48小时对通信系统软硬件排查，最终在出厂交付前定位和解决了问题。
“信标装置能够在高强度冲击、极寒等极端环境下开展数据通信保障，可以在火星探测器着陆后进行应急通信保障，这在国内外都称得上 ‘首创’。”陈金宝说。
自2018年8月，火星应急信标装置研制团队在南航成立，到详细设计方案于2019年4月评审通过，经过六个月的研制与技术攻关，南航航天学院团队按计划完成了电性能测试、力试验、鉴定级产品投产、大过载摸底试验、全时序模拟测试、热平衡试验、专项试验研制技术流程，各项功能与性能满足使用与设计要求。
南京航空航天大学科研团队在研制火星应急信标装置，受访者供图
科研团队平均年龄35岁
信标研制团队共十人，平均年龄35岁，成员中有不少是青年教师。2018年11月份，是信标原理方案验证的关键时期，张子建几乎每天都在各地出差。
11月4日，张子建终于忙完了一轮方案的汇报工作，暂时回到家里稍作休息。就在他刚到家不久的深夜，怀孕的妻子董洋洋胎动明显，羊水破了，被紧急送往了医院。经过28小时无眠的等待，6日清晨7点29分，一个健康的小宝宝平安诞生。
而此时，项目有一个重要的会议需要张子建参与。躺在病床上的董洋洋明白丈夫的心思，鼓励他说：“你放心去吧，我们能照顾好自己。”虽有顾虑，但张子建还是赶忙坐上早上9点的高铁去北京参加了会议。
今年的春节正值疫情高发期，团队成员不约而同地放弃休假，到学校集同办公，并与航天五院火星探测项目办协商交付计划和实验资源。大年初五，部分团队成员就回到南京开始工作。
疫情期间，为了避免影响家人，老师们出差回到南京后都会进行自我隔离，很多老师都会睡在实验室中。在疫情严重的时候，项目常务副总设计师王寅乘高铁往返北京和南京推进工作，在北京航天城测试设备，当日去，当日回。2月2日至16日间，他有一个多星期都是这样的状态，甚至有两次前一天晚上从北京坐卧铺车回南京，到了南京南站下车后，又马不停蹄地换乘发往北京的高铁。
在北京航天城，王寅不仅要确认信标研制、出厂所必须的环境实验和专项实验项目的试验大纲和试验细则，还要确定信标与探测器之间联试项目的测试细则和进度安排，任务十分艰巨。靠着研制人员的奔波与资源协调，项目得以继续按计划开展，团队也实现了科学防疫和科研攻关两不误。
2019年11月底，火星应急信标装置正样产品顺利投产。2020年4月信标装置正式交付。
来源：科技日报
编辑：岳靓
审核：王小龙
终审：冷文生
2、黑匣子是什么样子
黑匣子是什么样子
飞行数据记录仪
简单的来说，黑匣子就是一个飞行数据的记录仪。一般的空难发生在短暂的瞬间，有时飞行员和全部乘务员同时遇难，调查事故的原因其实是有很大困难的，所以黑匣子的作用就是记录飞机上的基本情况，以便事后调查和了解事故发生的原因。
黑匣子会将飞机的高度、速度、航向、爬升率、下降率、加速情况、耗油量、起落架放收，还有飞机系统工作状况和发动机工作参数等数据都记录下来。还有一个作用就是话音记录，可以记录飞机上的各种通话，乘客与机务人员的语音都会记录。
它是黑色的吗？
一般人以为我们都叫它黑匣子，它应该就是黑色的。其实并不是，为了让人们找到它，它的颜色基本上是红色和橙色。而且为了回收方便，一些黑匣子上还安置了降落伞，一般当飞机达到某一极限，其可以自动弹出安全降落。
耐高温耐腐蚀
因为发生空难的可能性有很多种，有可能是在空中，也有可能是在水里，所以黑匣子能在1100℃的火焰中能经受30分钟的烧烤，能承受2吨重的物体挤压5分钟，能够在汽油、机油、油精、电池、酸液、海水中浸泡几个月，总之，它能在许多恶劣的条件安然无恙。
就算是这样，黑匣子也不能后确保万无一失，所以现在的黑匣子被做得更小更能在恶劣的情况下存在，类似于储存芯片一般。现在已经在研究云黑匣子了，以后所有的数字都会实时传到云端中进行储存。
黑匣子是什么样子
一、什么是黑匣子
飞机上的黑匣子说白了就是飞行数据记录仪，而且一般飞机都装有这两种黑匣子。一是飞行数据记录仪，记录飞行的一切资料，包括飞机的飞行速度、方向、高度、机舱压力等等； 另一种是舱声录音器，录有机务人员的声音。
飞机上的黑匣子，一般安装的位置是在飞机的尾部，一般人是看不到的，只有飞机维修人员才能见到。
二、黑匣子不是黑色
黑匣子并不是黑色的，为了便于人们搜索寻找，所以它才被涂上了鲜艳的桔黄色。为什么颜色是橙色，却用黑色来称呼它呢，那是因为“它”经常和不祥之事联系在一起，而且因为其神秘的原因，所以人们习惯用黑匣子来称呼它。
三、黑匣子有什么作用
它能记录飞机的飞行高度、速度、航向、垂直过载、俯仰、倾侧、操纵面的偏转角、升力、阻力和发动机功率等飞行状态信息。
事故发生后，强大的撞击会导致飞机解体，甚至被烈火烧毁。现场工作人员，除了在救援勘测，还在寻找一个东西，那就是飞机上的黑匣子。黑匣子上有定位信标，发出定位频率让搜索人员找到它。它可以给调查人员提供证据，帮助他们了解事故的真相。
四、黑匣子不易损坏
飞机黑匣子采用合金材料制作，外形坚固，硬度较高。这种匣子能耐高温（800℃～1200℃），高压（可承受2.25吨重的压力），而且防腐蚀， 抗火、耐压、耐冲击振动、耐海水（或煤油）浸泡、抗磁干扰等能力。即便飞机已完全损坏，黑匣子里的记录数据也能完好保存。
黑盒子的造价不菲，一个黑盒子大约就要一万至一万五千元美金左右，因为黑盒子除了须有精密的记录数据功能，还要承受外部因素干扰。
总的来说，飞机的黑匣子都是为了旅客的安全，便于相关人员分析空难原因，以期望达到“亡羊补牢”的目的，防止同类事故再发生，并分清责任，做好善后处理工作。
黑匣子是什么样子
飞机里面的黑匣子是飞行数据记录仪，里面记录着这架飞机的相关工作情况。所以我们在看到飞机出事情的时候，很多人都会去寻找飞机上的黑匣子，从而从黑匣子中了解到飞机失事的原因。
黑匣子并不是黑色的，而是被涂上了比较鲜艳的颜色，那么在飞机坠毁的时候可以方便寻找到。飞机发生事故总是瞬间的，人生还的概率相当低。因此很多时候如果想要调查飞机失事的原因，飞机中的人员很难提供信息。而飞机黑匣子就可以将飞机失事之前飞机的飞行情况、飞机上所有设备的情况、飞机内的各种通话以及飞机失事时的情况都记录下来，人们就可以根据记录来明确飞机失事的原因。
因此飞机黑匣子是非常重要的，一般会把这个黑匣子放置在飞机上最安全的部位，也就是飞机的尾部。因为飞机的尾部在飞机出现事故的时候最不容易被毁坏。并且飞机黑匣子都是使用坚硬的钢板、高度绝热的防冲击保护材料来制作的。那么飞机在坠毁的时候发生的猛烈撞击，还有高温燃烧的时候，黑匣子能够承受住这些破坏。
所以说飞机黑匣子就是飞行数据记录仪，可以记录飞机上所有的情况。对于飞机出事，明确原因有很大的帮助。黑匣子在飞机上需要放在最安全的地方，所使用的材料也必须是能够承受住各种伤害的，黑匣子才可以得到很好的保护。
黑匣子材料
黑匣子通常是用金属和一些高性能的耐热材料做成的，具有极强的抗火、耐压、耐冲击震动、耐海水浸泡、抗磁干扰等能力。
根据标准，黑匣子必须能够抵受2.25吨的撞击力，在1100°C高温下10小时仍不会受损。即便飞机已完全损坏，黑匣子里的记录数据也能完好保存，是飞机最好的'见证者。
黑匣子的颜色并不是黑色的，反而是醒目的橘红色，有的还贴着醒目的反光条，就是为了颜色醒目、失事后便于寻找。
黑匣子大小
黑匣子的体积不大，宽5英寸，长9英尺，高15英寸。
安装位置
黑匣子通常安装在机尾，由于机尾一般是坠机期间最后一个受到撞击的部分，能最大限度地保证设备存活的可能性。
找到黑匣子后，事故调查员从存储器中下载相关数据，把各个因素联合起来系统分析，可以最大程度上重现事故的原委，醒目的橙色使其在发生事故后更容易定位。
飞机黑匣子到底是什么东西呢
在一个匣子里（也可以说是一个小盒子，不过这个盒子比较特殊，下文有所描述，这里是气氛需要），装上磁记录设备，它可以实时地把飞行员说的话，飞行员机外通讯和飞行数据记录下来（一般在飞机出事前30分钟的各种信息，它都可以保留下来）。这样，就为事后分析故障提供了方便。
最早利用黑匣子的是军用飞机
1908年，美国发生了第一起军用飞机事故。
以后，随着飞行事故增加，迫切需要有一种研究事故发生原因的仪器。二战时，飞行记录仪正式在军用飞机上使用。战后，开始用到民航飞机上。由于当时的科技水平有限，早期的记录方式比较落后，用的是机械记录的方法，记录在照相纸上。虽然有所记录，但是很多都“消失”了。当磁记录方式发明后，可靠性才有所改变。
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