欧空局、NASA和俄罗斯重启地外火星任务

来自欧空局、NASA（美国航空航天局）、俄罗斯联邦航天局的科学主管们已经开始重启ExoMars（地外火星任务）探测器的实质性工作。最初由欧空局和NASA合作开展的地外火星任务分两步走,在2016和2018年执行2次火星任务。此次重新设计工作俄罗斯将更多地参与其中。此前由于NASA能为联合工作提供的资金不确定,ExoMars任务在2011年初曾暂停。     

2012年度国外航空航天十大新闻

1"好奇号"成功登陆火星美国东部时间2012年8月6日1时30分,"好奇号"(Curiosity)探测器成功在火星着陆。这个美国国家航空航天局(NASA)耗资25亿美元的旗舰探测器,将在火星开始长达2年的探测任务。而此前,探测器火星表面着陆成功率仅为30%,多数火星探测器难逃坠毁、灼伤、失踪的命运。     

火星探测的新起点——“奥德塞”成功进入火星轨道

美国NASA于去年成功发射了“奥德塞”火星探测器。该探测器此行的目的是探测火星表层上水的现状和其深度、火星表面地质构造等,以便帮助科学家们分析火星上是否有生命存在     

目标:火星极区美国"凤凰"号火星着陆探测器

8月4日,美国"凤凰"号火星着陆探测器从卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空,开始了它历时近10个月的飞向火星的旅程。在火星北极地区着陆后,"凤凰"号将通过挖掘并分析火星极区土壤样本以确定当地环境是否适合生物生存。     

火星探测器飞行轨道设计

在一些基本假设的基础上,初步设计了从地球停泊轨道发射探测器到达火星的飞行轨道。运用圆锥曲线拼接法,设计了采用双共切和单共切两种不同的日心段转移方式时,探测器日心段、地心段和火星中心段的飞行轨道,并分析比较了这两种设计方法的特点。根据限制性二体问题动力学模型,仿真计算了探测器在不同轨道段的飞行轨迹,结果表明,探测器可以按照所设计的轨道飞行到达火星,并被其捕获,成为环绕火星飞行的卫星。     

火星自然卫星分析历表的建立

为了解环火星探测器的运动规律,就要构造环火星探测器的轨道分析解,这会涉及2个火星自然卫星的分析历表,因而需要首先构造它们的轨道分析解。由于火星与地球类似,参照建立人造地球卫星轨道摄动解的方法,构造火星自然卫星轨道的摄动分析解,分离出短周期项,即可给出所需要的历表计算公式。将其与JPL网站上提供的历表进行比对,结果表明,所采用的数学模型以及构造轨道摄动解的方法均有效,能够达到期望的精度。     

火星探测着陆器气动布局研究

火星探测活动是当前深空探测领域发展的热点,火星探测着陆器进入过程的气动布局问题是火星探测器设计的关键之一。根据国外火星探测器气动布局及地球轨道再入返回舱气动布局,从大气环境和布局形式两个方面出发研究火星探测器的主要气动特点,基于工程算法讨论了探测器所处大气环境及其布局形式对其高超声速升阻特性、配平特性及静稳定性的影响规律。大气环境分析表明,在高超声速进入条件下,火星大气热力学性质的改变,会改变高超声速气动力的大小和分布,会增加探测器的升阻力系数,对探测器的升阻比和配平特性影响很小,略提高飞行静稳定性。布局形式分析认为,球锥布局的防热大底较球冠布局具有更大的气动阻力,有利于着陆器减速,且较小的法向偏移量可实现足够的配平需求;球锥布局俯仰静稳定度对轴向的敏感度较低,也是探测器从气动考虑选用球锥布局的原因。相关研究结论可为火星探测着陆器的气动布局设计提供理论参考和技术支持。     

在火星上寻找生命的痕迹欧洲成功发射"火星快车"

今年6月2日,欧洲空间局成功发射的"火星快车"探测器现正以约1 0000千米/小时的速度飞向火星,预计在12月26日到达目的地."火星快车"到达火星后,其上的轨道器便开始绕火星轨道飞行,而其上的"猎兔犬"-2将在火星平原软着陆."火星快车"的主要任务是帮助人们寻找火星上有水存在的证据和有关生命的标志     

美国凤凰号探测器首次发现火星下雪

美国“凤凰号”火星探测器已经探测到来自火星云层的降雪,而且找到了火星上曾经存在液态水的最新证据。     

北京中心深空探测器精密定轨与分析软件系统

介绍了北京航天飞行控制中心针对火星探测任务所研制的深空探测器精密定轨与分析软件系统,描述了该软件系统开发的需求、功能设计和当前已经具备的能力,并用该软件进行了初步计算试验,结果表明该软件在MEX火星探测器定轨精度上可以达到与ESA的火星定轨精度相当的水平。此外,文章还给出了YH-1探测器定轨精度的初步仿真分析。     

2014空间探测活动概览

2014年,国际空间探测活动十分活跃。欧洲的罗塞塔彗星探测器于8月进入了彗星67P的近距轨道;美国和印度的火星探测器分别于9月进入火星轨道;日本则计划在2014年年底用H-2A火箭发射第2个小行星探测器“隼”-2。     

载人火星任务带电粒子辐射探测方案与应用技术研究

为确保载人火星任务中航天员的安全,有必要搭载辐射探测器对舱内的辐射环境进行实时监测。在对载人火星任务辐射环境分析的基础上,确定了辐射探测器的测量指标并完成了基于两片硅传感器探头的探测器方案设计,包括探头设计和可变采样快门时间的采样设计。另外,针对人体组织与探测材料不同,测量数据无法直接用于航天员辐射损伤预估的问题,将人体组织近似为水,分别给出了辐射剂量、传能线密度在硅和水间的转换关系。     

近距离考察土星、土星光环和土星家族多国合作实施的土星探测计划

由美国NASA、欧洲航天局和意大利航天局共同实施的土星探测计划中的"卡西尼"土星探测器,经历近7年的宇宙飞行后到达土星预定轨道。该探测器发现了土星的新卫星、探测了土星光环结构和拍摄了大量土星照片。"卡西尼"在今后较长时间内还将对土星、土星光环和土星卫星进行更深入的探测研究     

火星轨道器观测到火星上巨大的盆地周界

根据美国航空航天局（NASA）的火星侦察轨道器和火星全球探测器所得到的观测资料揭示,火星上有一个清晰的椭圆形周界。这个火星北半球上的盆地,看上去很像早期有关太阳系信息中巨大的撞击所形成的弹坑一样。     

火星探测器气动外形/弹道一体化多目标优化

针对火星探测器概念设计阶段的需求,提出了融合气动外形、弹道和开伞条件的一体化多目标优化设计方法。首先建立了火星探测器进入段三自由度弹道运动方程,基于修正牛顿理论推导了适用于具有较大半锥角球锥外形的气动参数估算模型,采用Sutton-Graves公式计算了驻点热流密度。以开伞高度、总吸热量和容积率为目标函数建立了火星探测器气动外形/弹道一体化多目标优化模型,采用基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)进行求解计算并与参考设计进行了对比。数值结果表明:多目标优化方法提供多个三目标均优于参考设计的Pareto最优解,为火星探测器的概念设计提供了一定的参考依据。     

火星进入减速器技术综述与展望

随着火星着陆探测任务的不断推进,火星采样返回、载人登陆火星和火星基地等任务要求能将更大、更重的探测器着陆到火星表面,这就需要在火星大气进入阶段进行高效减速。基于以往成功的火星着陆探测任务,首先系统地回顾了火星进入段气动减速技术的发展历史;然后,结合火星进入过程的特点阐述了火星进入段减速设计的必要性及其面临的挑战;接着,系统地总结了充气式气动减速器、可展开式气动减速器和超声速反推减速器的系统构成和研究进展;最后,对这3种减速器技术的未来发展方向和亟待解决的关键问题进行了比较全面的分析和展望。     

火星着陆发动机羽流与火壤的相互作用

火星探测器着陆过程中的发动机羽流与火壤发生复杂的相互作用,一方面探测器底部的火壤表面成分及分布形式被破坏,影响探测器的着陆过程;另一方面受发动机羽流作用而扬起和悬浮的颗粒,会影响探测装置的可靠工作.针对此问题,利用数值模拟,对火星探测器着陆过程中的发动机羽流和火壤相互作用进行了研究,获得了不同发动机高度和推力下火壤颗粒...     

火星使命“福布斯-土壤”/“萤火”一号分析(续)

俄罗斯"福布斯-土壤"使命将于2011年发射,这是俄罗斯自1996年"火星-96"发射失败以来的第一个火星探测项目。这项火星使命的主要目的是采集火星卫星火卫一的土壤样品并返回地球进行分析,同时对火卫一与火星及火星环境进行科学探测。"福布斯-土壤"使命将搭载3项火星探测项目,即中国"萤火"一号探测器、美国"微生物行星际飞行生存能力实验"(LIFE)和芬兰火星"气象网"(MetNet)先遣使命。本文分析苏/俄火星探测历史,阐述"福布斯-土壤"及其搭载项目的系统构型,科学目标与有效载荷,以及飞行运作程序。首创的火星卫星探测方法与广泛的火星探测国际合作是"福布斯-土壤"使命的两大特点。     

火星使命“福布斯-土壤”/“萤火”一号分析

俄罗斯"福布斯-土壤"使命将于2011年发射,这是俄罗斯自1996年"火星-96"发射失败以来的第一个火星探测项目。这项火星使命的主要目的是采集火星卫星火卫一的土壤样品并返回地球进行分析,同时对火卫一与火星及火星环境进行科学探测。"福布斯-土壤"使命将搭载3项火星探测项目,即中国"萤火"一号探测器、美国"微生物行星际飞行生存能力实验"(LIFE)和芬兰火星"气象网"(MetNet)先遣使命。本文分析苏/俄火星探测历史,阐述"福布斯-土壤"及其搭载项目的系统构型,科学目标与有效载荷,以及飞行运作程序。首创的火星卫星探测方法与广泛的火星探测国际合作是"福布斯-土壤"使命的两大特点。     

火星探测器气动热环境和气动力特性的数值模拟研究

针对探测器进入火星大气过程中的高温气体非平衡效应及其气动热环境和气动力特性的精确预测问题,考虑火星大气高温混合气体的化学反应、束缚电子能激发效应、分子振动能激发效应和非平衡效应,以及不同表面催化特性和表面温度条件的影响,建立了数值模拟热化学非平衡流场的计算方法,并通过与平头圆柱试验模型和MESUR火星探测器的试验与计算数据对比分析,验证了计算方法的可行性与有效性,然后对典型火星探测器的气动热环境和气动力特性进行了数值模拟分析。研究结果表明:1)对于本文的计算状态情况,火星探测器流场中化学非平衡效应非常严重,存在一定的热力学非平衡效应;2)热力学模型、化学反应模型和表面催化特性对气动热计算有着重要影响;3)气体模型对气动力特性的预测影响较大,表面温度条件和表面催化特性对气动力系数的计算影响较小。