一种三元结构的火星采样返回任务方案分析

介绍了目前国外提出的一种三元结构的火星采样返回任务方案,整个方案分3次发射,分别发射漫游车、着陆器和轨道器,每次发射间隔为4年,最终目的是将火星样品带回地球。该方案的优势在于,通过3次发射分别完成漫游车巡视勘察、着陆器现场探测、轨道器数据中继和在轨探测,最终综合完成火星采样返回,能够极大地缓解项目进度和资金压力,充分利用每次发射窗口分步骤完成探测任务。文章重点对方案涉及的关键技术进行了分析,包括样品获取与封装、行星保护、精准着陆、漫游车的危险规避能力和移动性、火星上升器、交会与样品捕获、地球再入器技术等;对方案的前景和优势进行了探讨,并给出几点启示,如精准着陆或成为今后行星探测着陆方式的新趋势,火星采样返回任务将是人类火星探测的里程碑,今后的深空探测任务趋向国际合作模式等。     

火星-地球中继通信链路预算分析

对火星-地球中继通信链路特性进行研究,针对火星着陆探测器到火星轨道器以及火星轨道器到地球地面站之间两段通信链路的不同特性进行分段分析,提出火星-地球中继通信链路预算分析方法,为火星-地球中继通信系统的规划提供参考。     

火星安全着陆轨迹快速生成的能控集法

针对火星着陆器在动力下降过程可能存在的着陆轨迹实时修正和着陆点再选择等问题,本文通过离线计算着陆器在动力下降段开始时的能控集范围,并在实际着陆过程中判断着陆器当前状态与能控集间的关系,实时确定最终着陆点并快速搜索相应着陆轨迹。若着陆器无法到达预定着陆点,则在视野范围内根据安全因子重新选择着陆点规划运动轨迹。仿真表明,基于能控集的快速轨迹规划法可根据着陆器的实际初始状态快速确定最终着陆点并获得相应着陆轨迹,以有限的燃耗实现火星安全软着陆的目标。     

美发射“火星侦察轨道器”

美国航宇局8月12日使用宇宙神5运载火箭在卡纳维拉尔角发射了“火星侦察轨道器”（MRO）。项目首席科学家加文把该轨道器称为“科学搜索引擎”和行星监视器，而喷推实验室项目科学家朱瑞克则称之为气象卫星、地质勘探器和未来探测任务和侦察兵。MRO将为今年5年内要发射的两个着陆器打前站，为其确定潜在着陆区域。“凤凰”着陆器定于2007年发射，将着陆在火星极区，     

“凤凰号”火星探测器着陆过程

文章主要介绍了＂凤凰号＂火星着陆器的着陆过程、着陆点选择方法原则、巡航阶段工作任务,对进入（Entry）、下降（Descent）和着陆（Landing）即EDL阶段的蒙特卡罗分析结果和飞行器重建数值结果进行了总结比较。并对＂凤凰号＂相关的经验和教训进行了比较总结,这对中国未来的火星探测以及其他深空探测具有一定的借鉴作用。     

基于器间测量的火星进入过程实时高精度导航

精确着陆于火星特定目标区域是未来火星着陆探测的关键技术。面向火星精确着陆需求,研究火星进入过程中基于器间测量的实时高精度导航方法具有重要意义。该方法利用火星已有的环绕探测器,在着陆器接近进入过程中,通过无线电链路获得量测信息,结合器上滤波算法实时估计着陆器的位置与速度状态。仿真结果显示该导航方法可有效提高进入过程中的导航精度。     

美国火星表面探测使命述评（上）

从1975年发射（1976年着陆火星）的海盗-1探测器以来,美国已成功执行了6次火星表面探测使命,即海盗-1与海盗-2轨道器/着陆器,＂火星探路者＂（MPF）着陆器/巡游车,＂勇气＂与＂机遇＂火星探测巡游车（MER）,以及＂凤凰＂着陆器;而推迟到2011年发射的＂好奇心＂火星科学实验室（MSL）将火星着陆技术与表面巡游车技术推向一个新的高度。从＂海盗＂着陆器到＂好奇心＂巡游车、美国历经三种火星着陆系统与三代火星表面巡游车技术的发展。三种着陆系统为着陆腿着陆系统（＂海盗＂与＂凤凰＂）,气囊着陆系统（MPF与MER）,以及空中吊机着陆系统（MSL）。三代巡游车为MPF＂旅居者＂巡游车、MER＂勇气＂与＂机遇＂巡游车,以及MSL＂好奇心＂巡游车。现在,美国在火星进入、降落与着陆（EDL）运作与表面避障移动方面,已达到技术成熟与先进的水平,满足安全着陆与表面移动探测的要求。文章阐述美国上述七项火星表面探测使命的立项背景、科学目标与有效载荷、飞行系统组成,以及飞行运作程序;分析美国火星着陆技术与表面巡游车技术的发展。     

美国火星表面探测使命述评（下）

从1975年8月发射（1976年7月着陆火星）的海盗-1探测器以来,美国已成功执行了6次火星表面探测使命,即海盗-1与海盗-2轨道器/着陆器,＂火星探路者＂（MPF）着陆器/巡游车,＂勇气＂与＂机遇＂火星探测巡游车（MER）,以及＂凤凰＂着陆器;而推迟到2011年发射的火星科学实验室（MSL）将火星着陆技术与表面巡游车技术推向一个新的高度。从＂海盗＂着陆器到MSL＂好奇心＂巡游车、美国历经三种火星着陆系统与三代火星表面巡游车技术的发展。三种着陆系统为着陆腿着陆系统（＂海盗＂与＂凤凰＂）,气囊着陆系统（MPF与MER）,以及空中吊机着陆系统（MSL）。三代巡游车为MPF＂旅居者＂巡游车、MER＂勇气＂与＂机遇＂巡游车,以及MSL＂好奇心＂巡游车。现在,美国在火星进入、降落与着陆（EDL）运作与表面避障移动方面,已达到技术成熟与先进的水平,满足安全着陆与表面移动探测的要求。文章阐述美国上述七项火星表面探测使命的立项背景、科学目标与有效载荷、飞行系统组成,以及飞行运作程序;分析美国火星着陆技术与表面巡游车技术的发展。     

欧俄探测器抵达火星,着陆器坠毁

正欧空局和俄罗斯"外空火星"2016项目下的"微量气体轨道器"(TGO)和"斯基亚帕雷利"着陆器10月19日抵达火星,其中前者成功进入一条绕火星运行的大椭圆初始轨道,而后者则坠毁在火星表面上。"微量气体轨道器"的主发动机点火工作了139分钟,使轨道器成功地被火星引力俘获。"斯基亚帕雷利"着陆器于格林尼治时间14时42分(北京时间22时42分)开始进入火星大气层,但来自着陆器的信号却在预定着陆时间将至之时中断。欧空局任务运行部门主管费     

火星EDL过程动力学建模与仿真

针对火星着陆器的进入、减速和着陆(EDL)过程的关键动力学问题,分别建立着陆器进入、降落伞拉直、充气和稳定着陆等各阶段的较精细的动力学模型,并构建初步的多学科集成分析框架。基于着陆器六自由度刚体模型,仿真研究火星进入弹道的动力学特性;采用过载上升段自适应控制开伞策略,确定降落伞的开伞条件;利用降落伞拉直充气经验模型以及九自由度物-伞多体系统模型,研究降落伞减速过程的动力学特性;采用面向对象设计语言,建立EDL多学科集成仿真框架,从而实现火星着陆器从进入点至着陆点EDL全过程的参数化建模。本文所建模型可有效预测火星EDL过程的运动特性,也可指导深空探测中EDL系统的分析设计。     

基于降落图像的安全着陆点选择技术研究

深空探测中,着陆器降落过程中自主避障和自主着陆点选择是安全着陆的关键。文章主要研究了基于降落图像的星体表面障碍物识别和着陆点选择技术。首先利用着陆器高度信息和降落相机参数计算每幅降落图像的分辨率;其次对每一幅图像障碍物进行阴影检测;再次,提取障碍信息;最后选出备选的安全着陆点。文章对石头障碍进行了仿真,结果表明：这种方法能够准确、快速地为着陆器提供着陆区的安全信息,并能够为着陆器提供出备选的安全着陆点。     

火星着陆自主导航与制导控制研究进展及趋势

正火星探测为人类了解宇宙演化规律、生命起源提供了宝贵平台。火星着陆过程一般包括进入、下降、着陆3个阶段,需要探测器在7min左右穿过火星大气层、打开降落伞与反推发动机,将下降速度迅速减至0。该过程历时短、速度快、机动程序复杂,常被称为"恐怖7min",是火星探测任务最为惊险的一环。采用先进的自主导航与制导控制技术是实现火星表面安全精确着陆的关键。本文结合对往火星探测任务,对着陆过程中导航与制导控制系统面临的主要技术难题进行分析,并分别对火星着陆进入点与着陆点的选取,自主导航、制导与控制技术的研究现状进行总结回顾。最后,面向未来火星探测任务需求,对自主着陆技术的发展趋势进行展望。     

火星着陆器扶正展开动力学研究

火星着陆技术是实现对火星探测的关键技术。文章通过对四面体着陆器展开过程进行深入研究,提出了一种应用于四面体火星着陆器扶正展开的方法,并对该方法进行了详细的分析和计算;通过火星着陆器扶正展开动力学的分析,提出了扶正展开系统的动作策略,对实现扶正展开的姿态确认进行了分析和设计;基于Hamilton法建立了扶正展开着陆器的动力学模型,对多姿态下扶正展开执行器的动力学特性进行了分析,获得了扶正及展开过程中的力矩特性,从而可以对翻转动作进行定量的分析,实现翻转能量的最小化。该研究对于火星着陆器的设计具有参考意义。     

NASA成功验证了在深空探测任务中可以使用立方星

正据航天新闻网报道,2018年5月,作为二级载荷与NASA"洞察号"火星着陆器一同发射的"火星立方体一号"(MarCO)立方星,在"洞察号"着陆火星的过程中实时传回着陆信息,验证了立方星在深空探测任务中的可行性。MarCO立方星(MarCO-A和MarCO-B)最初是作为技术验证而设计的,目的是在着陆过程中提供来自"洞察号"的实时遥测中继,如果没有它,控制人员要经过几个小时才能知道探测器是否成功着陆。     

深空着陆器双程多普勒测量设计方法

针对深空探测中轨道器 着陆器双程无线电测量时多普勒精度的需求，文章提出了一种深空着陆器双程多普勒测量设计方法。通过对着陆器收发信机的变频链路设计、载波相干转发电路设计、载波跟踪环路参数分析和设计，提出基于着陆器收发信机的载波相干转发处理方法；该方法对接收通道本振、发射通道本振、收发处理时钟进行同源设计，并根据相干转发比，将接收多普勒估计值补偿至发射信标，从而提高了多普勒测量精度。最终，系统实测得到的多普勒频偏精度为1.6mHz。与传统的非同源相干转发系统相比，该方法去除了着陆器晶振的抖动偏差，可实现更高的测量精度，适用于中国火星探测工程、小行星探测工程等深空探测活动中着陆器的设计和部署。     

基于单星定位的火星着陆器初定位方法研究

针对火星探测中着陆器的初定位问题,提出了一种利用单个轨道环绕器为着陆器进行无线电定位的计算方法。首先根据投影法求解着陆器的位置初值,再使用最小二乘法,利用一段时间内的轨道器的位置及其与着陆器的距离数据,求解着陆器的经纬度。通过与卫星工具包(Satellite Tool Kit,STK)软件的计算结果比较,表明此方法是有效的。     

火星一号移民项目推迟

<正>荷兰火星一号公司首席执行官兰斯道普在3月19日发布的新视频中说,这家私营公司已将其火星移民项目首次送人前往火星的时间推迟两年,即推至2026年,原因是缺少投资经费,影响了原拟2018年发射的无人先期探测任务。该公司原打算在2018年发射一个着陆器和一个轨道器,以考核火星定居所需的技术。它已分别向洛马和萨里卫星技术公司签发了着陆器和轨道器论证合同。兰斯多普称,该公司2013年完成了一轮很成功的融资,2014年底又同一些投资者就更大规模的一     

基于降落图像匹配的嫦娥三号着陆点位置评估

提出了一种应用着陆器降落相机序列图像和嫦娥二号数字正射影像(DOM)的嫦娥三号着陆点位置评估方法。以高分辨率降落图像上的着陆器位置为基础,通过降落序列图像间的尺度不变特征转换(SIFT)匹配,计算序列图像间的几何转换参数,完成着陆器在低分辨率降落图像上的定位。并通过提取降落图像与嫦娥二号DOM影像上的撞击坑,实现图像间的匹配与几何转换参数的计算,最终得到着陆器在嫦娥二号DOM影像上的位置。通过对比美国"月球勘测轨道器"(LRO)拍摄到的着陆器真实位置,验证了定位方法的有效性,其定位精度在DOM影像1个像素以内。     

美国发射首颗火星土壤内部探测器及对我国开展火星探测任务的启示及建议

正美国东部时间2018年5月5日7时05分,在美国西海岸的范登堡空军基地,"宇宙神"5运载火箭将"洞察"火星着陆器发射升空。"洞察"火星着陆器全称为"采用地震研究、测地学和传热学的火星内部探测器"(InSight),隶属于"发现计划"的第12次任务。"洞察"火星着陆器充分继承了"凤凰"火星极区着陆器的技术,是人类火星探测史上首次探测火星土壤内部的探测任务,也是首次采用火星立方星在进入、     

旋翼着陆器在火星探测中的研究进展

旋翼着陆器是下一轮国际火星探测的重要发展方向.论文首先回顾了火星探测软着陆的发展概况,分析了旋翼着陆器的结构组成、火星探测工作原理及特点.其次,阐述了开展旋翼着陆器设计过程中所需的关键技术.