火星尘埃对太阳电池阵的影响与电帘除尘研究

火星表面大量尘埃在太阳电池阵表面的累积将会导致其输出功率下降,甚至使太阳电池阵功能失效。近年来,电帘除尘方法被认为是在火星着陆任务中进行尘埃防护最有效的手段之一。本文开展了火星尘埃累积对三结砷化镓太阳电池性能影响的实验研究,得到了火星尘埃累积量与太阳电池电压、电流和相对输出功率数值模型;通过除尘技术分析,确定电帘除尘装置构型;依据制备得到的除尘电帘,对不同火星尘埃累积下电帘的除尘效率进行了研究,为火星着陆太阳电池阵遥测数据分析和开发自适应除尘太阳电池阵提供有力的技术支持。     

美国的行星探测热潮（续）

本刊第二期刊登了美国已经发射的行星探测器及其探测成果的报导。本期向读者介绍美国在90年代将要发射的行星探测器及其探测任务。一项是彗星会合小行星飞越(CRAF)任务;一项是探测土星和土卫六的卡西尼(Cassini)任务;一项是火星观测者任务;一项是登上火星的漫游者任务。     

美国2020火星车着陆区遴选进展及对2020中国火星任务着陆探测部分的一些思考

总结了近20年来火星探测的重要发现以及生命、气候和地质3个方面尚未解决的关键科学问题;介绍了美国国家航空航天局(NASA)2020火星探测任务的科学目标、科学载荷和着陆区选择的工程条件限制,并重点分析了经过3次着陆区选择研讨会,上百位行星科学家投票选取的排名前3的预选着陆区的地质情况。在此基础上,提出了对我国2020年火星任务的着陆探测部分的一些思考,并根据不同的任务目标(聚焦生命、气候和地质问题;支持载人火星探测的资源勘察;工程技术验证)提出了3个候选着陆区。     

2020年全球重要空间科学发射任务

2020年全球重要的空间科学发射任务约10次，主要集中在行星科学，包括4次火星探测和1次月球探测。中国GECAM卫星、欧洲太阳轨道探测器以及嫦娥五号和火星探测等任务都计划发射升空，为开展空间引力波研究、太阳爆发机制、行星起源和演化等科学前沿取得发现奠定重要物质技术基础。      

中国首次火星探测任务地面应用系统

中国首次火星探测任务(HX-1)计划2020年通过一次发射实现火星环绕和着陆巡视,对火星开展全球性、综合性的环绕探测,在火星表面开展区域巡视探测。地面应用系统是首次火星探测任务工程五大系统之一,主要负责科学探测计划制定,有效载荷运行管理,探测数据的接收、处理、解译和管理,组织开展科学数据的应用和研究等任务。在分析国外类似系统和火星探测地面应用系统的特点和难点基础上,从系统的主要任务和技术指标出发,介绍了系统总体布局、分系统主要功能、组成和设计。     

图解深空探测史 火星探测(中)

<正>火星全球勘测者号:重启火星探测随着冷战的结束,美苏两国对火星探测的热情也急剧下降,"海盗"任务之后的十几年里都没有新的探测器飞向火星。1996年11月7日,美国的火星全球勘测者号探测器从卡纳维拉尔角发射升空,它的主要任务是收集火星表面地形、组成、重力、大气和磁场等数据,这些数据用于研究火星表面地质构造、物质分布、内部性质、磁场变化及天气气候等。1997年     

火星上的自动机器人

美国航宇局的科学家和工程师不久前在加州硅谷一片新建的“火星角”上进行了D9漫游车的测试。以便为将来的火星任务做准备。     

设计一辆漂亮的火星车

正1引言2020年7月23日,载有火星车的天问一号火星探测器从海南文昌航天发射场启程。本文介绍了火星车设计演化过程,特别是太阳翼的设计优化思路。在我国正式决定开展火星探测任务之前,国内的相关科研院所和高等学校就开展了火星车的相关工作,对关键技术开展先期研究。     

火星探测器自主导航方法综述

火星是人类深空探测的重要目标之一,火星探测器的自主导航是探测任务的重要支撑技术。针对火星探测器自主导航方法的国内外研究现状进行综述与总结,讨论和分析了火星探测器自主导航可行的导航信标和测量手段,对自主导航算法需要研究的关键技术进行了梳理和探讨,提出了火星探测器在巡航段、捕获段和环绕段等不同阶段场景下的测量手段、自主导航方法的建议和设想。     

航天测绘发展现状与展望

航天测绘是全球基础测绘的主要手段,包括卫星地形测量、卫星重力测量、卫星磁力测量、卫星测高、卫星海洋测量等。航天测绘工程的发展经历了“返回型测绘卫星”工程、“传输型测绘卫星”工程和部分“集成型测绘卫星”工程。首先梳理了国际卫星测量的发展历史和现状,阐述了我国航天测绘各个阶段所发挥的作用,并分析了存在的问题,最后对航天测绘的未来发展提出了思路。     

质谱计在行星系统与小天体探测中的应用

质谱计多次应用于行星系统和小天体的大气层与土壤吸附气体或挥发组分及其同位素含量探索,是太阳系行星系统和小天体探测计划中的首选载荷之一。大气和土壤元素及其同位素组分探测对资源勘探、行星系统的宜居性、天体演化、起源及其重要事件的精准时间坐标研究等具有重要意义。质谱计已多次成功应用于火星、土星系、木星系、彗星等探测任务中开展大气环境探测。质谱计的探测对象主要包括太阳系行星、行星卫星如月球、木星伽利略卫星、土卫,以及地外小行星和彗星。四极杆质谱计在当前的深空空间环境探测活动中应用最为广泛。利用四极杆质谱计除可用于探测稀薄天体大气与土壤析出气体外,如增加抽真空能力的前端设计,则具备探测稠密大气成分的能力。中科院空间中心研发的星载质谱计已多次成功应用于地球行星大气成分和密度探测。     

1-D dusty photo-ionization models of WR planetary nebulae NGC 2452 and IC 2003

We report dusty photo-ionization models for two Planetary Nebulae NGC 2452 and IC 2003, which have [WR] type central stars, using 1D photo-ionization code Cloudy17.02. We used the medium resolution optical spectra and archival IRAS photometry to constrain our models. The physical size of the ionized nebula derived using accurate distance measurements and absolute H$\beta$ flux available in the literature were used as additional constrains. We examine the importance of photo-electric heating and found that models with and without considering photo-electric heating do not make significant difference for both PNe for the MRN grain size distribution considered in this study. We derive the nebular elemental abundances of these PNe by the empirical method as well as by making dusty photo-ionization models. The values of N/O ratios for both PNe obtained from our models are lower than their respective values arrived using empirical methods. The central stars are assumed to be black bodies and the photospheric temperatures derived respectively for NGC 2452 and IC 2003 from their best fit models are 182 kK and 155 kK and their respective luminosities are 630$L_{\odot }$ and 1015$L_{\odot }$. We propose that both the PNe were resulted from low-mass progenitors of mass $?$2.8 M_⊙.     

国际行星保护发展综述

首先介绍了行星保护的定义,然后回顾了国际行星保护政策的提出和演化过程,给出了当前国际行星保护政策针对不同目标和任务形式的最新要求,简要介绍了美、欧、日、俄和印度等世界各主要航天国家/机构在行星保护方面的管理制度和实施情况等发展现状,对行星保护实施过程中的主要技术途径进行了分析,最后介绍了行星保护领域的最新进展,并提出了思考和建议。     

磁通门磁强计在深空探测中的应用

磁场测量是深空探测的重要任务之一,通过磁场可以遥感行星内部、研究行星演化历史、认知太阳系天体空间环境。基于法拉第电磁感应原理的磁通门磁强计,因空间适应性强、技术成熟度高、可靠性高等特点,是深空磁场测量最为常用的载荷。简要描述了磁通门磁强计的基本测量原理,探讨了地面和在轨标定的原理和实施方法,并介绍了磁强计在空间任务中的应用方式。目前,我国已经具备了星载高精度磁通门磁强计的研制能力。在不久的将来,磁通门磁强计有望在深空探测任务中发挥重要作用。     

地外天体着陆点选择综述与展望

行星表面具有科学研究价值的区域往往地形复杂,对着陆的安全性提出了很高的要求。如何选择既满足工程约束又具有很好科学价值的着陆点,在提高任务可靠性的同时获得最优的科学回报,成为未来行星着陆任务需要解决的首要问题之一。回顾了以往地外天体着陆任务的着陆点分布情况,总结归纳了着陆点选取过程中需要考虑的因素,分析了当前的研究现状并给出一般选取流程,最后针对我国未来深空探测任务着陆点选择问题提出了一些思考与建议。     

未来行星表面漫游车自主导航技术研究

随着深空探测的距离越来越远,测控资源及能源的约束使得目前的行星表面漫游车采用遥操作加部分自主移动的在轨任务操作方式,越来越不适应未来科学探测的需求,而未来的深空探测任务对漫游车控制系统提出了更快、更轻、更智能的要求.对目前月球与火星表面漫游车自主导航控制系统的结构、能力进行了对比分析,给出了目前控制系统自主能力的约束条件,提出了未来行星表面漫游车的自主导航控制系统的体系结构及设计期望,并对未来行星表面漫游车自主等级进行了初步划分,为我国未来行星表面漫游车自主导航控制系统的研究提供技术支撑与发展规划指导.     

反向电集流出现率与大气准两年振荡

本文分析印度Trivandrum地磁台的约两个太阳黑子周期的地磁场水平分量小时值。在部分地消除了太阳黑子周期及一年周期变化后,发现了反向电集流出现率的QBO调制现象:QBO东风相反向电集流出现率增加;QBO西风相反向电集流出现率减小。据此讨论了反向电集流的形成机制,认为大气行星波在其上传过程中与太阳半日波或太阴半日波的相互作用,有可能导致两种半日波的放大和相位移动,并最终导致反向电集流的出现。      

一种新型轮爪式车轮设计与性能仿真

针对当前行星探测车车轮的缺点和不足,结合行星表面的复杂环境,设计了一种新型轮爪式行星探测车车轮,其主要创新点在于车轮的轮爪.对新型车轮进行了受力分析,推导出车轮平稳运动的条件,为设计者提供了一定的理论依据.用Pro/ENGINEER软件建立了探测车的三维模型,并用ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)软件对行星车进行了运动学和动力学仿真.仿真结果表明新型车轮具有较强的越障能力,可以翻越高度超过车轮半径1.4倍的台阶,也可以跨越宽度超过车轮直径的壕沟,能够适应各种地形环境,基本克服了当前行星探测车车轮存在的缺点和不足.      

The first new application of the Mathematical Theory of Stochastic Processes to lunar and planetary science: Topography-Profile Diagrams of Mars

The Mathematical Statistics Theory (MST) and the Mathematical Theory of Stochastic Processes (MTSP) are different branches of the more general Mathematical Probability Theory (MPT) that can be used to investigate physical processes through mathematics. Each model of a stochastic process, according to MTSP, can provide one or more interpretations in the MST domain. A large body of work on impact crater statistics according to MST exists, showing cumulative crater frequency (N km⁻²) as a function of age (years) for some particular crater diameter. However, this is only one possible representation in the MST domain of the bombardment of the planetary surface modeled as a stochastic process according to MTSP. The idea that other representations are possible in the MST domain of the same stochastic process from MTSP has been recently presented. The importance of the approach is that each such mathematical-based interpretation can provide a large amount of new information. Coupled with MOLA data, Topography-Profile Diagrams (TPD) are one of the many examples that can provide a large amount of new information regarding the history of Mars. TPD consists of: (1) Topography-Profile Curve (TPC), which is a representation of the planet’s topography, (2) Density-of-Craters Curve (DCC), which represents density of craters, (3) Filtered-DCC (FDCC), which represents DCC filtered by a low-pass filter, included with the purpose of reducing the noise, and (4) Level-of-Substance-Over-Time Curve (LSOTC), which represents interpretation of the influence on the distribution of craters shown by FDCC. TPC uniquely corresponds to the computation of TPD, whereas DCC depends on algorithms for computing the elevation of each crater according to the topography, center coordinates, and radius of impact crater, and FDCC relies on the architecture of the custom designed low-pass filter for filtering DCC. However, all variations of DCC and FDCC, which includes the various impact crater data sets, showed a correlation among the density of craters and elevation over 70–80% of the planet surface. Additionally, if we assume that the ocean primarily caused the noted correlation, LSOTC offers a mathematical approach for estimating topographic change of the ocean’s extent over time. Accordingly, TPD is the first new practical application of MTSP to lunar and planetary sciences, showing correlation of topography to a physical process.