未来无人采样返回任务一瞥

1俄罗斯"火卫一-土壤"(Phobos-Grunt)探测器俄罗斯"火卫一-土壤"探测器是对火卫一进行的一项无人采样返回任务,中国研制的火星轨道器萤火-1(YH-1)也将搭乘"火卫一-土壤"探测器发射升空。该任务原定于2009年发射,但由于俄罗     

携带萤火-1的“火卫一-土壤”探测器未能按计划变轨

俄罗斯时间2011年11月9日00：16,搭载有我国首颗火星探测器——萤火-1的俄罗斯“火卫一-土壤”火星探测器（Phobos Grunt）,在拜科努尔发射场由俄罗斯天顶-2SB（Zenit-2SB）运载火箭发射升空。升空后由于“火卫一-土壤”探测器在地球轨道运行时出现故障,未能按计划实现变轨,萤火-1无法进入地火转移轨道,有可能在2012年1月坠入地球大气层。 “火卫一-土壤”探测器是俄罗斯自1996年火星-96发射失败以后的第一个火星探测项目。该任务的主要目的是采集火卫一的土壤样品并返回地球进行研究,同时对火卫一、火星和火星环境进行科学探测。“火卫一-土壤”探测器搭载了两项火星探测项目,即中国的萤火-1探测器和美国的“微生物行星际飞行生存能力实验”（LIFE）生物舱。芬兰火星“气象网”（MetNet）先遣任务原本也计划搭裁“火卫一-土壤”探测器发射,但后来由于研制进度滞后和“火卫一-土壤”探测器发射质量限制等原因被取消。整个“火卫一-土壤”项目耗资达50亿卢布（约10.5亿人民币）。     

K6R4016V1D芯片在低地球轨道发生单粒子效应频次的分析

俄罗斯福布斯-土壤火星探测器于2011年11月9日携带中国首个火星探测器萤火一号进入低地球轨道(LEO),但原定于159min后探测器在轨发动机点火变轨未能实施,最终探测计划失败.俄罗斯航天局研究分析认为,事故最可能是由于宇宙线重离子轰击星载计算机存储器件,导致两台计算机重启所致.但是抗辐射专家对空间辐射粒子会在如此短时间内通过单粒子效应(SEE)导致LEO探测器失效的观点并不认同.本文根据俄罗斯航天局发布的受影响器件信息,通过实验和计算,分析了K6R4016V1D芯片在低地球轨道运行时可能遇到的空间辐射粒子诱发单粒子效应的频次,探讨了单粒子效应导致福布斯-土壤火星探测器失效的可能性.      

萤火一号火星探测计划的科学目标

与其他行星相比火星是与地球最为相似, 也是最有可能在其上发现地球以外生命现象的一颗行星, 因此特别受到人类的关注. 近年来, 有国家已经发射了火星探测器, 并启动了载人火星探测研究计划. 中国是世界上第五个具备自主发射人造卫星的国家, 也是世界上第三个具备自主开展载人航天活动的国家. 但是中国在深空探测领域才刚刚起步. 2007年中俄两国签署了联合探测火星计划, 俄罗斯负责将中国研制的一颗微小卫星------萤火一号发送至火星轨道. 萤火一号将开展自主探测, 并与俄罗斯的火卫一探测器开展联合探测. 本文综述了萤火一号任务提出的科学背景及科学目标, 简要介绍了为实现科学目标配置的有效载荷, 以及入轨后的主要探测任务, 并对其科学探测结果进行了初步的展望.      

来自俄罗斯的火星报导：火卫一的使命和中国旅伴

早在2007年5月22日,中国第一次公布其研发的首颗火星探测器将同俄罗斯航天器“火卫一土壤”探测器一起发射飞往火星。中国首颗火星探测器命名为“萤火一号”。其模型曾在上海航展开幕前夕展出。     

火星空间环境磁场探测研究

萤火一号卫星将对火星空间环境磁场实施探测. 火星磁场对火星弓激波、磁鞘、电离层、大气等绝大多数空间环境效应都具有重要影响, 萤火一号对火星磁场的探测是通过搭载于其上的科学载荷磁强计来实现的. 此磁强计在工作原理及具体设计上, 考虑了火星轨道严酷的工作环境和科学目标所需的测量要求. 通过装星前的地面标定测试, 验证了萤火一号磁强计可以在-130~75°C温度范围内测量±256 nT以内的磁场, 分辨率可达到0.01 nT, 带宽内总噪声小于0.03 nT, 能够满足萤火一号对火星空间环境探测的需求.      

备受青睐的火星探测

火星是与地球最相似的行星,因此是目前除地球以外人类研究程度最高的行星。截止到2007年8月8日,人类共发射了38个火星探测器,其中美国18个、苏联17个、俄罗斯1个、日本1个、欧洲1个。总共有18个探测器成功对火星进行了探测,其中5个飞越火星,7个进入火星轨道探测,6个在火星着陆。目前,在火星轨道上有3个探测器在工作,在火星表面有2辆火星车在工作,还有1个火星着陆器正飞往火星。     

火星空间环境磁场探测研究——高精度磁强计

萤火一号卫星将对火星空间环境磁场实施探测。火星磁场对火星弓激波、磁鞘、电离层、大气等绝大多数空间环境效应都具有重要影响,萤火一号对火星磁场的探测是通过搭载于其上的科学载荷磁强计来实现的。此磁强计在工作原理及具体设计上,考虑了火星轨道严酷的工作环境和科学目标所需的测量要求。通过装星前的地面标定测试,验证了萤火一号磁强计可以在-130～75℃温度范围内测量±256nT以内的磁场,分辨率可达到0.01 nT,带宽内总噪声小于0.03 nT,能够满足萤火一号对火星空间环境探测的需求。     

来自俄罗斯的火星报导:火卫一的信念和中国旅伴

早在2007年5月22日,中国第一次公布其研发的首颗火星探测器将同俄罗斯航天器"火卫一土壤"探测器一起发射飞往火星.中国首颗火星探测器命名为"萤火一号".其模型曾在上海航展开幕前夕展出.     

地基行星大气掩星观测资料流程和数据整理

在中国火星探测萤火一号(YH-1)计划中, 包括了地基掩星观测反演火星大气的科研任务. 观测资料整理是反演流程的第一步. 本文描述了地基火星大气掩星观测处理软件系统的观测数据流程和观测资料整理模块,并详细介绍了观测资料整理模块的结构和功能, 其中包括时间系统转换、历表插值、坐标系变换、信号时延改正以及掩星平面建立. 利用行星数据系统公布的火星快车无线电科学数据和由SPICE得到的地球、火星历表以及火星快车的轨道数据, 结合本文的算法, 得到了一些实验结果.      

YingHuo-1——Martian Space Environment Exploration Orbiter

This paper gives a brief introduction of YingHuo-1 (YH-1), a Chinese Martian Space Environment Exploration Orbiter. YH-1 is a micro-satellite developed by Chinese Aerospace Industry,and will be launched together with Russian spacecraft, Phobos-Grunt, to orbit Mars in September,2009. Four payloads are selected for the mission, plasma package, including of electron analyzer, ion energy and mass analyzer; sat-sat occultation receiver; flux-gate magnetometer; and optical monitor.YH-1 mission focus on the investigation of the characteristics and its evolution of the Martian space Environment, and identifying major plasma processes, which provide channels for Martian volatiles escaping.     

YingHuo-1——Martian Space Environment Exploration Orbiter

This paper gives a brief introduction of YingHuo-1 (YH-1), a Chinese Martian Space Environment Exploration Orbiter. YH-1 is a micro-satellite developed by Chinese Aerospace Industry,and will be launched together with Russian spacecraft, Phobos-Grunt, to orbit Mars in September,2009. Four payloads are selected for the mission, plasma package, including of electron analyzer, ion energy and mass analyzer; sat-sat occultation receiver; flux-gate magnetometer; and optical monitor.YH-1 mission focus on the investigation of the characteristics and its evolution of the Martian space Environment, and identifying major plasma processes, which provide channels for Martian volatiles escaping.      

摄动因素对火星环绕段轨道长期影响研究

针对未来火星探测需要,研究了摄动因素对火星环绕段轨道的长期影响。对各种摄动因子的数量级进行了估计,根据估计结果,对比选取了起主导作用的摄动因子;建立了主要摄动因子的数学模型;通过数值仿真验证,对比分析了火星和地球的相应摄动因素对各自环绕段轨道半长轴和偏心率的影响。仿真结果表明:非球形摄动对火星环绕段轨道的影响具有明显的长周期特征,而相应的地球环绕段短周期效应较明显,这主要是由于质量分布不同造成火星非球形引力位中田谐项的系数基本都比地球的相应值大一个量级,因此在实际轨道设计中应该重点考虑高阶项特别是高阶田谐项对环绕段轨道造成的影响。     

精确动力学模型下的火星探测轨道设计

首先在二体意义下采用粒子群优化算法（PSO）求解Lambert问题,确定发射窗口和二体地火转移轨道。使用圆锥曲线拼接法设计地心停泊轨道、逃逸轨道,并作为轨道精确设计的初值,以建立在火星的B平面参数和地火转移时间为约束,在精确动力学模型下进行微分迭代修正,最终得到满足约束的精确轨道。将设计轨道在STK软件中仿真,结果吻合。     

A Revisit of the Phobos Events

The magnetic field disturbances detected by the Phobos-2 spacecraft in 1989 have been suggested to be caused by a ring of dust and/or gas emitted from the Martian moon, Phobos. The physical nature of these ``Phobos events' is examined using results from related investigations over the last twenty years. It is concluded that there is no clear evidence at present to support the association of magnetic field disturbances in the solar wind with Phobos. The situation will be further clarified taking advantage of the multi-spacecraft observations of the Yinghuo-1(YH-1), Mars Express and MAVEN missions beginning in 2012. It is expected that many novel features of solar wind interaction with Phobos (and possibly also Deimos) itself will also be revealed.      

火星探测器轨道运动建模的时空基准转换研究

火星探测的理论研究和工程实践需要一套便于描述火星探测器轨道运动的时空基准转换体系,环火星轨道的探测任务期间需要给出探测器以火星为基准的运动信息,而地面测控只能获得探测器以地球为基准的运动信息。为此,文章定义了一套新的以火星为基准的坐标系以及过渡到以地球为基准的坐标系,并给出了各坐标系转换的求解方法。最后,对以文中所提出的时空转换基准为基础建立的火星探测器轨道运动模型进行数值仿真,并将计算结果同STK进行了比较,验证了该时空转换体系的正确性。     

火星探测VLBI测定轨技术

我国将于2020年首次发射由环绕器和着陆巡视器组成的火星探测器,火星探测器的跟踪及精密测定轨是完成工程任务和科学探测的基础。火星探测器的跟踪和测定轨,目前主要采用基于地面无线电测量的测距、测速和甚长基线干涉VLBI测角3种手段。主要针对VLBI技术予以介绍,主要内容为:△DOR型VLBI技术在国内外的应用情况、火星探测器VLBI测定轨技术分析、基于同波束VLBI的火星车定位技术、火星探测器VLBI观测等。这些内容对我国的火星探测器测定轨有重要的应用价值。     

基于火卫二视线测量的火星接近段自主导航算法

针对火星接近段导航通信时延大、存在通信盲区、自主导航可用观测信息有限等问题,提出了一种基于一组火卫二相对探测器视线矢量测量的天文自主导航算法,每个导航周期测量一组火卫二视线矢量可得到其中某一时刻探测器的完整轨道信息的估计值,该方法不依赖于轨道渐近线方向等先验信息。考虑到存在火卫二和火星在同一视场的情形,此时结合火星中心视线矢量方向以及火卫二的星历信息可估计出精度较高的探测器轨道半径,作为第一种方法的补充观测量,提高导航精度。最后给出仿真校验,验证了该方法的导航精度和可行性,表明该方案能够满足未来火星探测接近段自主导航需求。