NASA总结MAVEN在轨4年的重要科学发现

正2018年9月22日,NASA火星大气与挥发物演化(MAVEN)任务迎来在轨4周年纪念日。该任务旨在探测火星高层大气、电离层及其与太阳和太阳风的相互作用。MAVEN于2013年11月18日发射,2014年9月21日进入火星轨道。2015年11月完成主要科学任务后,MAVEN进入任务延长期,继续探测火星高层大气并在中继轨道寻找新的科学机遇。NASA总结了MAVEN在轨期间取得的重要科学发现,具体如下。(1)证实火星大气逃逸是造成火星气候变化的     

关于2030年前火星采样返回科学任务的展望

火星采样返回对于认知类地行星起源和生命宜居性、奠定未来载人登火基础具有重大意义，是下一代火星探测任务的重点目标。目前美、日、中均已公布火星采样返回任务的计划或相关设想。美国火星采样返回任务预计时间跨度逾10年，将与欧洲空间局合作研制发射样品返回着陆器、样品收集火星车和返回地球轨道器等，将毅力号火星车采集的样品带回地球。日本计划开展火卫一采样返回任务。分析国际采样返回任务方案，有助于中国火星任务的科学目标凝练和工程方案设计。      

嫦娥五号探测器GNC系统设计

为实现我国首次月球样品无人采样返回任务，设计了嫦娥五号(Chang’E 5)探测器制导、导航与控制(GNC)系统.根据任务要求和探测器特点，GNC系统设计分为轨道器GNC子系统、返回器GNC子系统和着上组合体GNC子系统.给出了嫦娥五号探测器GNC系统的架构设计、工作模式以及在轨飞行结果.结果表明，GNC系统设计正确，成功完成了动力下降、起飞上升、交会对接、返回再入等关键动作，实现了月球表面起飞上升、月球轨道交会对接以及携带月壤以近第二宇宙速度二次再入返回的三项首次任务，各项功能性能满足任务要求.     

升力式火星探测器进入轨迹优化设计仿真

针对升力式火星探测器在其完成星际转移轨道之后,由预定进入点开始反冲制动改变运行轨道进入火星大气,设计并仿真了进入段的轨迹优化。根据火星的大气密度及引力场参数,建立相应的火星大气模型及引力场模型,确定了升力式火星探测器的运动方程。在满足进入过程的约束条件下,采用遗传算法对进入轨道进行优化设计,提出不同的推力发动机制动方案并进行分析比较。结果表明,采用推力方案二能够实现性能指标最优,并求得着陆速度为136m/s,最终实现了探测器在火星表面的软着陆。     

模拟嫦娥-5两器月球轨道交会对接飞控过程探月三期再入返回飞行试验器服务舱完成第三阶段拓展试验

记者从国防科工局获悉,探月工程三期再入返回飞行试验器服务舱目前继续为嫦娥-5任务开展在轨验证,它于3月7日完成了第三阶段拓展试验,模拟了嫦娥-5上升器与轨道器在月球轨道交会对接之前的飞行控制过程,验证了嫦娥-5上升器远程导引控制策略、天地协同控制时序、轨道测量与飞行控制精度等相关技术,获取了试验数据和经验,评估了轨道设计和交会方案,为后续嫦娥-5任务顺利实施提供了参考。     

火星迎来新访客

<正>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。科学家希望了解火星如何在数十亿年间,从一个可能拥有微生物生命     

2013年世界空间探测回顾

2013年,美国、印度、中国先后发射了各自的空间探测器。美国先后把“月球大气与尘埃环境探测器”（LADEE）、“火星大气与挥发物演变”（MAVEN）探测器送上太空,用于探测月球和火星上的气体;印度第一个火星探测器“曼加里安”（Mangalyaan）经过一番周折已进入地火转移轨道,其目的是成为亚洲第一个成功探测火星的国家;中国嫦娥-3任务取得圆满成功,从而成为世界上第一个同时开展就位探测、巡视探测的国家,以及第二个掌握无人月球探测车技术的国家。     

中国航天

<正>探月三期再入返回飞行器服务舱完成第三阶段拓展试验探月工程三期再入返回飞行器服务舱继续为嫦娥五号任务开展在轨验证,于3月7日完成第三阶段拓展试验,模拟嫦娥五号上升器与轨道器在月球轨道交会对接之前的飞行控制过程,验证嫦娥五号上升器远程导引控制策略、天地协同控制时序、轨道测量与飞行控制精度等相关技术,获取试验数据和经验,评估轨道设计和交会方案,为后续嫦娥五号任务顺利实施提供参考。据有关专家介绍,服务舱的工作完成得非常好,实现了一次发     

美国“小行星重定向任务”研究

正"小行星重定向任务"(ARM)是美国奥巴马政府规划的近期载人航天探索目标,由机器人阶段和载人飞行阶段两部分组成。其主要任务是无人航天器在飞越地-月空间的近地小行星上收集巨型石块,并改变该石块飞行方向进入远距离月球逆向轨道,然后由载人航天器与巨型石块交会并俘获,航天员对石块进行采样返回。"小行星重定向任务"是美国载人探索火星计划的过渡性项目,旨在为21世纪30年代载人探索火星演示验证相关技术。同时,美国政府实施该项目计划的意图还在于,弥补"国际空间站"(ISS)2024年退役后的载人飞     

探月三期再入返回飞行试验器服务舱完成第三阶段拓展试验 模拟嫦娥-5两器月球轨道交会对接飞控过程

<正>记者从国防科工局获悉,探月工程三期再入返回飞行试验器服务舱目前继续为嫦娥-5任务开展在轨验证,它于3月7日完成了第三阶段拓展试验,模拟了嫦娥-5上升器与轨道器在月球轨道交会对接之前的飞行控制过程,验证了嫦娥-5上升器远程导引控制策略、天地协同控制时序、轨道测量与飞行控制精度等相关技术,获取了试验数据和经验,评估了轨道设计和交会方案,为后续嫦娥-5任务顺利实施提供了参考。第三阶段试验于3月3日-7日进行,包括两部分内容:首先通过三次控制,将服务舱飞行轨道由200km环月     

载人火星探测飞行方案

对世界各国载人火星探测的研究情况进行了简要综述,研究了国内外有关载人火星探测飞行方案,提出了载人火星探测方案确定的原则和方案基本思想.给出了一种载人火星探测飞行方案的总体设计,包括飞行轨道方案和载人火星飞船方案等.尤其对轨道设计的重要的两个参数——速度增量和飞行时间进行了详细计算.最后给出了飞行轨道选择、火星飞船从地球到火星和从火星返回地球等的轨道方案和火星飞船各组成部分方案的详细设计结果.     

天问一号火星软着陆制导、导航与控制系统

天问一号火星探测器成功实现了我国首次火星表面软着陆，进入舱制导导航与控制系统(GNC系统)负责在火星进入下降着陆过程实施进入舱的姿态与轨道控制，确保进入舱安全着陆火星表面.介绍了执行天问一号火星EDL任务的GNC系统飞行阶段划分、系统组成、方案架构，以及针对火星EDL任务的特色设计，最后介绍了GNC系统在轨飞行结果.     

“天问一号”火星探测器关键任务系统设计

“天问一号”任务是我国行星探测的首次任务，在国际上首次通过一次任务实现了火星“环绕、着陆、巡视”的三步跨越.“天问一号”探测器由中国空间技术研究院负责抓总研制，包括环绕器和着陆巡视器两个组成部分.对“天问一号”探测器的任务特点和概貌进行了介绍，对包括飞行过程、远距离深空通信、火星捕获过程、火星进入下降及着陆过程、火星车解锁驶离和火面工作等关键环节的设计方案进行了描述，对“天问一号”所取得的技术成果与创新进行了总结.     

基于IMU/FADS/无线电的火星上升器组合导航方案

以火星采样返回任务中火星表面上升为背景，研究了基于惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU）、嵌入式大气数据传感系统（Flush Air Data Sensing System, FADS）和无线电信标的组合导航方法。首先，在传统的IMU导航框架中加入由无线电测量获得的相对距离、速度信息，以及由FADS获取的动压、温度数据，建立了基于IMU、无线电和FADS的导航观测模型；然后，基于无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter, UKF）技术对测量信息进行了融合，并压制了过程噪声和测量噪声，从而对上升器的状态进行了联合估计；最后，在数值仿真中，将UKF与自适应无迹卡尔曼滤波（Adaptive Unscented Kalman Filter, AUKF）技术进行了对比，在比较不同滤波器性能的同时，验证了组合导航方法的有效性。     

载人火星和小行星探测任务初步分析

载人火星和小行星探测是未来深空探测的重要发展方向,以美国为代表的航天强国正在积极开展相关方案论证和技术攻关。由于任务规模庞大,受制于目前以化学推进为主的运输系统能力限制,要进行火星、小行星探测,必须发展重型运载火箭、轨道转移级等运载工具。从载人火星、小行星探测任务规划的角度出发,对总体任务进行了初步分析,提出了初步的系统方案。     

Rapid impactor sample return (RISR) mission scenario

Due to the long lead time and great expense of traditional sample return mission plans to Mars or other astronomical bodies, there is a need for a new and innovative way to return materials, potentially at a lower cost. The Rapid Impactor Sample Return (RISR) mission is one such proposal. The general mission scenario involves a single pass of Mars, a Martian moon or an asteroid at high speeds (7 km/s), with the sample return vehicle skimming just 1 or 2 m above a high point (such as a top ridge on Olympus Mons on Mars) and releasing an impactor. The impactor strikes the ground, throwing up debris. The debris with roughly the same forward velocity will be captured by the sample return vehicle and returned to Earth. There is no delay or orbit in the vicinity of Mars or the asteroid: RISR is a one-pass mission. This paper discusses some of the details of the proposal. Calculations are presented that address the question of how much material can be recovered with this technique. There are concerns about the effect of Mars tenuous atmosphere. However, it will be noted that such issues do not occur for RISR style missions to Phobos, Deimos, or asteroids and Near Earth Objects (NEOs). Recent test results in the missile defense community (IFTs 6–8 in 2001, 2002) have scored direct hits at better than 1 m accuracy with closing velocities of 7.6 km/s, giving the belief that accuracy and sensing issues are developed to a point that the RISR mission scenario is feasible.     

Designing planetary protection into the Mars Observer mission.

Planetary protection has been an important consideration during the process of designing the Mars Observer mission. It affected trajectory design of both the interplanetary transfer and the orbits at Mars; these in turn affected the observation strategies developed for the mission. The Project relied mainly on the strategy of collision avoidance to prevent contamination of Mars. Conservative estimates of spacecraft reliability and Martian atmosphere density were used to evaluate decisions concerning the interplanetary trajectory, the orbit insertion phase at Mars, and operations in orbit at Mars and afterwards. Changes in the trajectory design, especially in the orbit insertion phase, required a refinement of those estimates.     

火星着陆探测任务关键环节技术途径分析

火星进入、下降与着陆技术(entry,descent and landing,EDL)是火星着陆探测最为关键的环节。火星与地球再入返回过程相比,由于火星大气成分、物理性质与地球大气存在较大差别,且具有较大不确定性,使火星EDL过程历经时间短、状态变化快,对减速性能要求高,时序紧张。从工程实现角度分阶段开展了任务分析,识别了火星EDL环节面临的问题和挑战,提出了关键环节技术途径选择。     

航天器交会飞行设计方法研究

针对半自主飞行追踪星,阐述航天器交会总体设计方法。根据对接点的地理位置范围、共面轨道倾角以及目标星轨道周期与追踪星入轨点地理位置,确定交会飞行时间和两星初始相位差范围。考虑最小轨道机动动力要求与飞行轨迹安全性等因素,并兼顾地面测控条件,设计追踪星远程导引段与相对导航段的轨道机动与飞行轨迹,特别是选择与比较不同的初始轨道、调相轨道与漂移轨道以及保持点停泊时间与最终逼近段飞行时间等交会飞行要素,调整飞行时间、相位差与对接点位置,确定最佳交会飞行方案,完成空间交会任务。