低温光谱仪在面向深空探测的思考及启示

文章通过跟踪目前国外基于深空探测领域的可见红外光谱仪的研究现状，分析该类光谱仪在未来深空探测领域中的应用需求；对标国际上典型低温光谱仪技术指标，梳理关键技术的未来发展趋势；提出面向深空探测应用的低温光谱仪科学任务及总体方案，为实现低温光谱探测技术在深空探测领域的应用奠定基础。     

核热推进载人火星探测方案设计

针对载人火星探测任务，结合我国现有技术基础，提出我国载人火星探测方案，重点研究载人火星探测任务推进系统的设计。首先，综合考虑载人深空探测任务的约束，采用Pork-Chop图设计了适用于不同任务场景的转移轨迹；然后，参考我国空间站技术，基于核热推进系统设计了我国载人火星探测任务的飞船；最后，对核热推进系统的发动机台数和推力进行了优化，得到了适用于不同任务场景的最优推进系统组合方案。本文所研究内容为我国未来载人火星探测任务提供了有益参考。     

深空探测器总体技术

提出了深空探测器的总体设计要点,分析了总体设计约束,以及深空探测任务对探测器需求特点。基于技术的继承性和衔接性,提出了未来我国火星、小行星、金星以及木星等深空探测器的总体方案构想,讨论了任务目标、总体指标、构型和飞行过程等。研究对我国未来深空探测任务的方案设计有一定的参考价值。     

火星精确着陆轨迹优化与制导技术研究进展

轨迹优化与制导技术是实现火星表面精确着陆的核心技术之一。文章对典型的火星着陆探测任务进行了分析,阐明了火星着陆轨迹优化与制导技术所面临的挑战。在此基础上,回顾了近年来火星着陆轨迹优化与制导技术的研究现状。最后,对未来火星着陆探测轨迹优化与制导技术的发展方向进行了展望。     

火星大气进入段轨迹优化与制导技术研究进展

首先根据国际上实施的火星探测任务及未来火星着陆探测的发展需求，阐述火星大气进入段轨迹优化与制导的重要性。结合火星着陆环境和探测器的气动特性等，归纳出火星大气进入段轨迹优化与制导面临的挑战。在此基础上，结合未来火星着陆任务的安全精确着陆目标，梳理火星大气进入段轨迹优化与制导所需解决的关键技术，分析目前火星进入段轨迹优化与制导技术研究进展及发展趋势。最后，对未来火星精确着陆所需的进入段轨迹优化与制导技术发展方向进行了展望。     

深空探测任务中飞控模拟器工作模式研究

<正>深空探测是当前和未来航天领域的发展重点之一,我国在近年的深空探测活动中已取得了重大突破,后续还将实施小行星探测、木星探测和太阳边际探测等一系列深空探测任务。深空探测任务中因为探测器距离地球遥远,通信时延长且测定轨难度大,因此使得地面飞行控制异常复杂且困难重重。地面飞控中心为确保每一次任务的成功,必须要在地面进行充分的验证,而在验证过程中,使用飞控模拟器是常见且重要的手段之一。     

基于不同动力引力辅助模型的木星转移轨道设计

针对木星转移轨道设计中动力引力辅助模型选择问题展开了研究。首先,介绍了近心点机动和甩摆后机动2种动力引力辅助模型,给出了2种模型下最优脉冲机动速度增量的解算方法;然后,基于动力引力辅助模型,提出了包含引力辅助的行星际转移轨迹初始设计方法;最后,以木星探测任务转移轨迹设计为例,对比了不同动力引力辅助模型下探测器的燃料消耗情况。仿真结果表明:相比于甩摆后机动方式,近心点轨道机动方式更加节省燃料。基于近心点机动引力辅助模型,最终完成了金星-地球-地球引力辅助序列的木星转移轨迹初始设计,为我国未来采用引力辅助方式的深空探测任务提供了一定的参考。     

工程光学监测技术在火星探测中的应用

在深空探测活动中,利用工程光学监测技术可以对探测器的工程状态进行直观、有效地监测,辅助地面系统确认探测器状态。利用监测相机对地球、月球、火星、小行星等天体进行成像,可有效提升公众对任务的认知度和参与度。结合国际深空探测任务,文章对"火星快车"、"好奇号"等火星探测活动中的工程监测任务及相机进行了分析,并对以"嫦娥二号"卫星为代表的中国深空探测活动中的工程监测子系统进行了探讨。围绕中国首次火星探测任务,进行工程监测任务设计,利用固定安装式、可分离式两种监测相机实现各监测任务,并对监测效果进行分析。文章的工作可应用于中国首次火星探测任务。     

深空探测智能遥感技术展望

在深空探测背景下,采用传统遥感方式进行探测带有一定的局限性,文章以美国为例介绍了智能遥感技术的发展情况。分析了深空探测任务对于传统遥感器的新需求,提出在深空探测信息智能化获取模式、深空探测遥感器参数智能化调整和在轨数据智能化处理3个方面开展深空目标智能遥感研究,以解决传统遥感器在深空探测中面临的局限。重点阐述了实现深空探测智能遥感的关键技术。最后提出中国深空探测智能遥感技术的发展建议。     

地球-火星之间的往返轨迹全局一体化优化设计

针对多因素影响的地球-火星之间的星际往返轨迹优化设计问题,基于多体动力学运动模型,采用静态参数+动态优化的组合算法,进行了全局一体化优化设计,得到最优往返飞行方案,包括探测器从地球出发到火星的最优4-D飞行轨迹、从火星返回地球的最优4-D轨迹,分别离开地球与火星的时间、与星体的相对速度差等。最优飞行方案达到了在火星上探测时间足够长,往返飞行时间最短,所耗发动机燃料最少等目的。该研究结果对未来我国星际(如地球-各行星之间)最优往返飞行有一定的参考价值。     

2022年深空探测进展与展望

<正>2022年,全球深空探测领域取得蓬勃发展。“天问”一号任务圆满完成科学探测任务目标;“嫦娥石”的发现让人类对月球起源与演化的理解更进一步;美国“阿尔忒弥斯” 1 (Artemis-1)任务成功发射,开启重返月球之旅;“双小行星重定向测试”(DART)任务完成全球首次近地天体撞击防御技术试验……人类探索深空的脚步从未停止,深空探测活动的疆域在不断扩大。本文对月球探测、行星探测、天文探测和近地小行星防御等方面的任务进展与科学发现进行归纳,对国际相关政策规划开展分析,并阐述了深空探测领域未来的发展重点与趋势。     

未来月球及深空探测中的动力学环境问题

近年来,越来越多的空间机构将月球和深空探测作为未来空间探测的重点。未来随着深空探测任务复杂度的增加,其面临的动力学环境也更加复杂。文章分析了月球和深空探测过程中所面临的动力学问题,介绍了现有月球和深空探测中主要动力学环境试验的情况,最后提出了未来月球和深空探测所面临的动力学环境模拟挑战和建议。     

AIT阶段微生物灭菌技术在行星保护任务中的应用与发展

行星保护是每一个开展深空探测活动的国家都应遵守的国际化行为。基于我国深空探测任务中行星保护相关的微生物控制需求,文章首先分析了深空探测器在AIT（总装、集成和测试）阶段负载的微生物主要种类和来源,之后综述NASA和ESA采用的干热灭菌（DHMR）、气相过氧化氢（VHP）等微生物灭菌技术在行星保护任务中的应用与研究现状,最后对加快微生物灭菌技术研究以支持我国未来的行星探测任务提出建议。     

小推力最优轨迹协态估计的高效机器学习方法

针对变比冲小推力轨迹间接优化中的协态变量初值猜测问题,提出了一种基于机器学习的协态变量初值高精度高效估计方法。首先,基于标称最优轨迹延拓,建立了状态量边值高扰动上限情形下的数据集生成方法,并分析了扰动上限对求解效率的影响。然后,构建了基于位置速度、轨道根数和改进春分点轨道根数多形式状态量组合输入的人工神经网络(ANN)映射关系,分析并优化了神经网络结构。将提出的方法应用于深空探测小推力转移场景,仿真结果表明该方法相对于标称轨迹直接扰动的数据集生成方法及单一形式状态量输入的人工神经网络映射方法,均有效地提升了求解收敛率,能够高效高精度地估计协态变量初值,实现轨迹快速优化。     

地月平动点轨道应用与研究进展

面向未来月球和深空探测任务的需求，调研了地月平动点应用与研究的国内外现状与进展，着重分析了近年来的研究方向、研究内容、技术方法与特点，提出了面向未来月球和深空探测任务的地月平动点应用构想，梳理总结了需解决的相应关键技术，可为未来平动点相关研究与应用提供有益借鉴，以及为我国后续月球和深空探测任务的规划与论证提供参考。     

航天器多子网时间同步系统设计与验证

为了保证多舱段多子网深空探测器在交会对接、着陆下降、再入返回等特定任务阶段的导航精度要求,针对探测器中各子网守时时间与地面标准时间同步的精度需求,对国内外多子网航天器典型组网方式和时间传输机制进行了研究和分析。在此基础上,文章提出了一种典型的多子网深空探测器时间同步设计方案,采用了基于上下级子网和对等子网相结合的时间同步机制,设计了时间传输机制保证时间维护和发布的精度。经过理论分析和地面试验,文章所述时间同步系统设计方案可以在无GPS卫星支持的条件下,长时间内实现时间精度的自主维护,满足深空探测任务的器地时间同步需求。该设计方案已成功应用于某多子网深空探测器并通过了验证,可为未来深空探测任务相关设计提供参考。     

国际深空探测技术的发展现状及展望(下)

二、深空探测技术的发展现状与趋势１、发展现状随着人类空间探测活动范围的扩大及探测任务进一步趋于多样化，深空探测的新型推进技术、探测器智能自主技术、新型传感器和载荷技术、测控与通信技术等都得到了长足的发展，并在深空探测活动中发挥了重要作用；有的还正在进一步研发，将列入今后的深空探测计划去实际应用。（１）电推进与核推进技术对于深空探测来说，找到快速、高效的推进方式是很重要的。由于传统火箭并不适用于更深一层的宇宙探测，深空探测中的电推进和核推进技术的研发及其应用已引起航天大国的高度重视。由于电推进具有…     

浅析深空探测术语标准化工作

概述了我国开展深空探测术语标准化的必要性,介绍了国内外深空探测术语标准化的概况,探讨了深空探测术语标准化的工作内容和术语标准编制的要求、原则、工作程序、标准正文内容以及几个深空探测基础术语的定义,并对我国开展深空探测术语标准化工作提出了建议。     

木星系及行星际飞越探测的多次借力飞行轨道设计研究

根据我国木星系及行星际穿越探测任务规划,瞄准工程方案可行,对使用多次借力的地木转移轨道及行星飞越飞行轨道进行了深入研究分析。首先,对星际飞越目标进行了探讨,明确了满足任务约束的星际飞越目标;其次,对行星际飞行序列进行了优选,从探测器发射日期、发射双曲剩余速度的平方(C3)、深空机动、木星到达C3和总的任务时间角度,对比分析了多个星际飞行序列,给出了最优序列设计结果;最后,基于工程约束,对探测器的连续发射机会进行了优化设计,给出了探测器连续8天、11天和16天发射所需的发射C3和深空机动大小需求。研究结果表明:在2029—2032年期间,木星系及行星际穿越探测任务最优的深空飞行序列为地球-金星-地球-地球-木星-天王星,最优的发射日期集中在2029年10月份。     

雷达遥感卫星频率分配与射频干扰抑制:机遇与挑战

雷达遥感卫星作为一种重要的民用空间基础设施，能够实现全天时、全天候的高分辨对地观测，对推动科学进步、促进经济发展和维护国家安全具有重大战略意义。但随着全域无线电业务的快速增长，频率共享导致的兼容冲突日益加剧，衍生出的射频干扰已成为困扰定量化精确遥感探测性能的共性难题。本文系统地梳理了典型波段的对地观测业务频率分配现状，介绍了射频干扰的定义和影响机理，提出了模型数据混合驱动的干扰抑制新思路，并对面临的机遇与挑战进行了归纳总结，为新一代雷达遥感卫星的频率优化设计提供知识依据，进而保障其在复杂电磁环境的对地观测效能。