MAVEN：解密火星大气的前世今生

MAVEN：火星大气的考古学家 “火星大气和挥发物质演化探测器（MAVEN）”是NASA火星勘测计划的第二个任务,同时也是第一个致力于探索研究火星高层大气的航天器。MAVEN将会测量火星上层大气的密度,来帮助科学家理解这颗红色星球历史上的气候变化。     

火星迎来新访客

美国东部时间9月21日晚7点24分,美国国家航宇局（NASA）“火星大气与挥发物演化任务探测器”（MAVEN）成功进入火星轨道,将研究火星高层大气。另外,MAVEN进入轨道后两天,印度首个火星探测器“曼加里安”号也进入了火星轨道并发回火星照片。     

火星空间环境探测设计与实施

介绍了萤火一号(YH-1)火星探测器的轨道设计,以及火星空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律,火星大气离子逃逸率,火星地形、地貌和沙尘暴,火星重力场等科学目标.给出了探测器等离子体探测包、掩星接收机、磁通门磁强计、光学成像仪等有效载荷的组成、作用和性能指标.YH-1火星探测器的研制成功为我国后续深空探测活动打下了坚实的基础.     

好奇号未发现火星有甲烷

NASA11月2日宣布，好奇号火星漫游车对火星大气进行的首次分析并未发现那里有甲烷。这一消息无疑会令那些期待在火星上发现生命的人感到失望。地球大气中90％以上的甲烷是由活体有机物产生的。科学家们渴望知道好奇号能否在火星大气中发现甲烷。但这辆漫游车上的“火星样品分析”（SAM）仪器在其首次大气测量中空手而归。科学家此前通过地面和太空设备在火星大气中发现过甲烷，但浓度非常低，约为亿分之一至亿分之五。     

从火星大气中的甲烷说起

3月29日，西方媒体纷纷报道了欧洲和美国的三个独立研究小组分别在火星大气中发现甲烷气体的消息。有的科学家表示，这很可能就是火星上存在生命的重要证据。缘于对火星有无生命的关注，此条消息引起了人们的浓厚兴趣和大胆猜测。实际上，这只能说明甲烷是生命活动的一个重要标志，还不能证实火星上就一定有生命。     

电离层小尺度因素对无线电大气掩星弯曲角的影响

历经25年的发展,基于GNSS的无线电掩星技术已经成为一种有效的临近空间探测手段,但是在无线电大气掩星观测及数据处理过程中不可避免地会受到各种误差的影响,其中,电离层是重要误差源之一。由于电离层小尺度因素的存在,GNSS信号在穿越电离层过程中会受到影响,表现为振幅和相位上的振荡,并最终影响反演所得的大气弯曲角产品。文章基于COSMIC大气弯曲角数据,研究电离层小尺度因素中扩展E层（Es层）及F层不均匀体在中低纬地区对无线电大气掩星的影响,通过计算不同高度区间内的弯曲角偏差标准差统计研究电离层Es层及F层不均匀体发生率与大气弯曲角振荡的关系。结果表明,Es层及F层不均匀体能够引起大气弯曲角振荡,表现出弯曲角随纬度、磁地方时及季节变化的特性,且这些电离层小尺度因素能够影响到的高度区间为35～80 km。该研究有助于进一步认识电离层小尺度因素对GNSS无线电大气掩星探测技术的影响,以及后续提高大气掩星产品的数据质量。     

火星表面热辐射环境模拟

为了对火星表面的热辐射环境进行模拟,以辅助火星探测等任务,建立了火星大气的一维模型和土壤的一维导热模型,并与NASA的一维火星大气辐射程序相结合,得到了一套整体模拟系统。模拟获得了火星地表温度及接收到的可见光、红外辐射热流密度,分析了季节、纬度、尘暴、云层的变化对地表温度和所受太阳辐射造成的影响。模拟结果表明,纬度和季节的变化影响着太阳高度角和日照时长等因素,进而对可见光辐射造成显著影响;尘埃光学厚度的增加会削弱可见光辐射并增强红外辐射,云层光学性质的改变造成的影响与之相似但较小;四者的改变都会对地表的温度及接收到的太阳辐射热流密度造成不同程度的影响。     

苦追十年——“罗塞塔”同彗星交会

8月6日,飞行了10年的欧洲空间局＂罗塞塔＂探测器与＂丘留莫夫-格拉西缅科＂（67P）彗星相遇,进入彗星研究方面最为激动人心的阶段,期待＂罗塞塔＂这位率先与彗星＂亲密接触＂的使者为我们带来的惊喜。另外,印度首个火星探测器＂曼加里安＂和美国＂火星大气与挥发物演变＂探测器即将进入火星轨道,日本将发射＂隼鸟＂-2小行星探测器。当这些人类的使者与星星相遇后,会发生什么故事呢？     

气体辐射与流场耦合对火星进入热环境影响

采用火星大气物理化学模型,求解带辐射源项的三维热化学非平衡N S方程,对探路者号火星探测器进入过程中的高温流场和热环境进行了数值模拟,分析了气体辐射与非平衡流场耦合效应对流场和热流的影响。结果表明：1)探路者号火星探测器流场热化学非平衡效应显著,CO 2 气体发生大规模离解,高度低至 28.5 km 仍存在热力学非平衡效应;2)热力学与化学非平衡效应的影响均与表面催化特性相关,完全催化热流要高于完全非催化热流50%以上;3)高温流场中的CO组分会产生较强的气体辐射加热,辐射热流与对流热流的比值为15%～45%,靠近肩部区域比值最大;4)气体辐射对非平衡流场的冷却效应使激波脱体距离减小;与非耦合方法相比,采用耦合方法得到的辐射热流降低约12%～25%。     

火星探测器进入阶段稳定性分析

文章针对＂火星探路者＂,对火星探测器在进入火星大气减速过程中的运动稳定性问题进行了研究,分析了质心位置、进入条件、大气参数等因素对火星探测器运动稳定性的影响。分析结果表明,在马赫数大于1.2时,探测器处于一个比较稳定的状态。     

2009来自甲烷的报告：火星并非死星

NASA科学家在2009年1月宣布,有关火星大气中甲烷活动的第一份权威证据表明,火星并非一颗死星——从生物学意义上看,火星上可能有生命;从地质学意义上说,火星依然活跃。     

火星大气O3光谱探测技术

O3是火星大气中最重要、最活跃的分子之一,它不仅能够控制到达火星地面的紫外光通量,而且能够追踪大气中水蒸气光化解产生的HOX基,同时也是建立火星大气光化学模型的基础。文章主要描述通过天基遥感和地基遥感两种方法探测得到火星大气O3含量,包括空间和时间的分布、垂直剖面及其变化;具体分析了两种方法的探测机理,详细描述了国际相应光谱仪的整机结构和探测的重要成果,为中国进行深空探测提供了参考。     

美国“火星大气与挥发演化”探测器奔赴火星

2013年11月18日,美国“火星大气与挥发演化（MAVEN）”探测器搭乘“宇宙神v型”火箭发射升空,它将以前所未有的精度研究火星的上层大气。     

印美分别探火星

2014年拟有2个火星探测器进入火星轨道。2013年11月5日发射的印度第一个火星探测器＂曼加里安＂计划于今年9月进入近火点372千米、远火点80000千米的椭圆形火星轨道。2013年11月18日发射的美国＂火星大气与挥发物演变＂探测器也计划于今年9月进入近火点150千米、远火点6200千米的火星轨道。     

随“MAVEN”一起呼吸火星大气

美国“火星大气与挥发演化”（MAVEN）探测器于2014年9月22日进入火星轨道,开始了其为期1年的科学探测任务。MAVEN的主要使命是调查火星大气失踪之谜,并寻找火星上早期拥有的水源及二氧化碳消失的原因。为完成使命,MAVEN的研制者在充分继承之前火星探测器的研制经验基础上,为其精心打造了各项独具功能的探测设备。     

太空新航线

美欧火星探测任务有效载荷选定 8月2日,美国航宇局和欧空局从19次方案中选定了“外空火星微量气体轨道器”要携带的5台科学仪器,分别是火星大气微量分子掩星光谱仪、高分辨率掩日与天底点光谱仪、外空火星气候探测仪、高分辨率立体彩色成像仪和火星大气全球成像实验设备。这标志着双方在2009年7月一次会议上达成协议的一项联合火星探测计划的启动。     

美新一代火星探测器MAVEN成功发射：考察高层大气

美国东部时间11月18日13时28分,NASA研制的“火星大气与挥发物演化探测器”（MAVEN）搭乘“宇宙神V型”火箭,从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空,开始前往火星的旅程。这是美国宇航局第21次火星探测任务。     

印度火星探测器起航

11月5日,印度用极轨卫星运载火箭-C25成功发射了本国研制的第一个火星探测器——“曼加里安”火星探测器,主要任务是研究火星表面、大气和矿物特征;探寻火星上是否有甲烷以及生命迹象;拍摄火星照片;绘制火星表面地图;研究火星环境。     

火星稀薄大气参数对进入器气动特性的影响

针对火星稀薄大气环境的不确定性对进入器气动特性的影响问题,先以海盗号火星进入器的飞行试验数据对发展的三维并行直接模拟蒙特卡罗(DSMC)仿真软件进行了算例校验,再以火星科学实验室外形为例,计算气体组分、密度、温度及速度等来流参数的不确定性对进入器气动特性的影响偏差,定性定量给出火星高空稀薄环境下大气不确定性所带来的气动力特性规律。研究结果表明,通过与海盗号飞行实验数据的对比校验了所建立方法的正确性与可靠性;CO2大气环境对进入器气动特性的影响较大,利用空气稀薄环境中的计算及实验结果亦需进行CO2效应修正,这一点与连续流区的结论一致;来流密度及速度的不确定性对气动力、力矩特性均有影响,而来流温度影响的最大偏差小于0.5%;纵向压心对来流密度、温度及速度的扰动均不敏感。     

“宇宙神”-5运载火箭进入发射前的起竖吊装阶段

2013年10月11日,联合发射同盟（ULA）开始着手起竖吊装用于执行NASA的火星大气与挥发演化（MAVEN）探测器发射任务的“宇宙神”-5运载火箭。该火箭将于2013年11月执行发射任务,发射后,MAVEN火星探测器将历经10个月的飞行时间进入绕火星轨道,以破译火星这个红色星球空气越来越稀薄的原因。