2020年7月23日12时41分，我国首个火星探测器“天问一号”在海南文昌卫星发射中心搭载长征五号遥四运载火箭发射升空，并成功进入预定轨道。核探测与核电子学国家重点实验室团队与地球和空间科学学院中国科学院近地空间环境重点实验室的空间有效载荷研制平台合作，参与研制其中的火星离子与中性粒子分析仪（MINPA）探测器。
国家重点实验室安琪教授团队承担了MINPA项目中的飞行时间测量FPGA的研制工作，其中封常青教授负责项目的前期方案研究，曹喆副研究员负责本项目从初样到正样以及地面测试的全部工程研制工作。针对国内航天领域的时间-数字转换器（TDC）主要依赖于进口ASIC芯片的现状，研究团队在实验室已有的、基于可编程逻辑器件（FPGA）实现高精度时间-数字转换（TDC）的专利成果基础上，进一步率先发展了面向航天应用的高精度FPGA TDC架构，并针对航天领域常用的反熔丝、Flash型FPGA发展了精密时间内插方法，采用了专门的抗辐射加固、温度补偿措施，测量精度提升到好于40ps，比国际上已有的同类工作的技术指标提高了近一个数量级，抗辐射可靠性、温度稳定性达到了航天要求。
图1 火星离子与中性粒子分析仪
我国首次自主火星探测任务包括火星环绕器和巡视器，MINPA探测器是环绕器上的重要有效载荷之一，其主要科学目标为：对火星等离子体中的粒子特性进行探测，了解火星大气逃逸；研究太阳风和火星大气的相互作用、火星激波附近中性粒子加速机制。
核探测与核电子学国家重点实验室
2020年7月23日