基于自适应伪谱法的升力式飞行器火星进入段快速轨迹优化

针对升力式火星飞行器定点着陆任务的轨迹优化问题,给出了基于自适应伪谱法的快速优化算法.综合考虑探测器火星大气进入过程中的动力学约束、边界约束、路径约束以及控制约束条件,利用自适应伪谱法将轨迹优化问题转换为离散的非线性规划问题,采用序列二次规划算法进行求解,得到性能指标最优的进入轨迹.通过仿真验证,给出了实现火星进入过程燃料消耗最优的状态量和控制量轨迹.仿真结果表明,在Matlab中采用自适应伪谱法,能够在800s内采用267个配点,给出近似精度为10-6的火星进入过程中消耗能量最优的参考轨迹.      

非一致终端约束下火星大气进入段制导律设计

针对小升阻比的火星探测器在火星大气进入过程中所面临的难点问题,对火星大气进入过程制导方法进行了研究。首先在确知探测器弹道系数和升阻比的前提下,考虑过程量及开伞条件约束,优化设计再入飞行的初始再入角。然后考虑非一致终端约束和飞行器的有限机动能力,设计参考轨迹剖面,并确保其能提供足够的裕度来应付各种参数不确定性。最后设计标准轨道法制导律,完成轨迹有效跟踪,并通过六自由度仿真验证了算法的合理性,为火星着陆项目中大气进入段制导方案设计提供参考。     

基于网格细化技术的地球-火星转移轨道优化

文章从细化效率、易用性和适应性等角度对基于数据压缩原理的网格细化算法进行改进,与基于局部配点法开发的通用轨迹优化方法（考虑非线性规划的规范化处理、稀疏特性和数值微分算法）相结合,构建出一种非光滑轨迹优化方法。对地球—火星转移轨道进行了优化,结果表明：所述方法能够高精度、快速求解地球—火星转移轨道优化问题,能够在轨道变化剧烈区域加密网格,在轨道变化平坦区域采用较稀的网格,具有较好的适应性和在线优化的潜力;采用控制变量作为网格细化函数即可捕捉到状态变量的剧烈变化;对于地球—火星转移轨道优化问题,推力方向角定义在[0°,360°)比定义在[-180°,180°)更利于数值优化。     

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。     

火星的岩石地貌

<正>火星的大气层是否发生过变化?40亿年前,火星的大气层比现在厚。从火星的地貌判断,那些类似河床的遗迹(如右图所示)证明火星上曾有河流。2004年,美国航宇局发射了两个火星漫游车"勇气"号和"机遇"号。这两个"双胞胎"火星车分别着陆火星,并在火星表面旅行和拍照,勘测了大量的火星岩石和土壤化学成分,找到了火星大气层变化的证据。根据探测数据,40亿年前,火星上曾有液体水存在。液体水的存在,表明火星在远古时代拥有比现在更厚的大气层。这层厚厚的大气曾把热量保留在火星表面,致使火星表面足够的温暖,让水维持液体状态。     

2020年再游火星

<正>美国航宇局(NASA)研制的三辆火星漫游车已经在火星上各自跑了不少路,于2012年登陆火星的"好奇"号至今仍在运行。虽然载人登火星依然遥遥无期,但NASA决心不断发射探测器到火星上,以延续技术发展,为载人登火星积累经验和知识。根据计划,NASA的下一代火星漫游车将在2020年发射,称为"火星2020",它将携带"一组精心选择的设备"前     

NASA遴选商业月表运输任务有效载荷

<正>2019年2月14日NASA网站宣布,迄今在火星表面工作最久的机器人——机遇号火星漫游器在登陆火星15年后正式结束任务。机遇号与勇气号是一对"双胞胎"火星漫游器,设计寿命为在火星表面工作90个火星日(约合92天),但二者分别工作了14余年和6年,远超预期。机遇号拍摄了21.8万张原始照片,行驶约45 km,最     

去过火星的那些车

<正>航天技术诞生后,人类先后40多次发射火星探测器,虽然有近半数失败,但是那些成功的探测器取得了非凡的成就。在这些成功的探测器中,有4辆可以在火星上行驶的火星车,它们都是由美国宇航局(NASA)研制并发射的,迄今为止在火星上已经行驶共计超     

中国未来将实施四次重大深空探测任务

<正>中国的深空探测正由月球挺进更深远的宇宙。新华社记者从国家航天局获悉,我国未来深空探测工程将实施四次重大任务。这四次任务分别是:2020年发射首个火星探测器,一次实现火星环绕和着陆巡视探测;实施第二次火星探测任务,进行火星表面采样返回,开展火星构造、物质成分、火星环境等科学分析     

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     

“机遇”号火星十年行

<正>当"机遇"号发射上天的时候,美国航宇局希望"机遇"号到了火星后能够在着陆场附近转90个火星日,拍拍这颗红色星球的全景高清照片,玩玩沙子石头什么的。至于其他,那就算意外的礼物。没想到,自2004年1月25日安全着陆火星表面后,十年过去了,历经千辛万苦,"机遇"号还在火星溜达着。     

太空新航线

<正>美欧签订火星探测协议NASA和欧空局局长最近在华盛顿签署了联合开展火星探测的"意向书",为双方科学家和工程师开始共同规划相关任务开了绿灯。双方2016年将发射一个由欧洲牵头的轨道器,2018年将发射分别由欧美双方提供的火星表面漫游车,两次     

机遇号,你再也跑不动了吗?

<正>2019年2月14日,美国宇航局(NASA)宣布:机遇号火星车已经无法继续工作,这项持续了15年的计划正式宣告结束。在此之前的2011年9月,勇气号火星车也结束了自己的使命。这两辆火星车分别降落在火星的两侧,超额工作了很多年,成为人类迈向太空的重要里程碑。如果有一天人类抵达火星并且建立起殖民地,肯定     

“火星一号”靠谱吗?

<正>"火星一号(Mars One)"是由荷兰人巴斯·朗斯多普(Bas Lansdorp)创立的非营利组织提出的计划。他们曾宣布将在2022年将首批4名志愿者发射升空,并于2023年登陆火星,此后每两年都将输送4名志愿者到火星。目前"火星一号"计划的目标已后延两年,2024年发射载人火星飞船,2025年到达火星。在载人单程赴火星之前,还要发射两颗火星通信卫星、火星漫游车和运货飞船。从2013年4月开始,这个计划开始在全球招募志愿者;今年2月13日,公布了100人的大名单,中国内地有两人入围,他     

太空新航线

<正>日拟实施火星卫星采样回送任务日本宇宙探索局近日称,计划2021年度向火星一颗卫星发射无人探测器,采集沙子和冰等样品并送回地球。该局表示若该计划能顺利实施,将有望首次从火星卫星上带回样本,帮助专家详细研究其成分,推测火星的形成历史。探测对象目前设想为火卫一或火卫二,预计整个探测任务最长将持续7年时间。日本宇宙探索局认为,在漫长的历史中,火星卫星表面积累了源自火星或火星大气的大量物质,分     

MAVEN十大科学发现

<正>NASA网站2017年6月17日报道,2013年发射的火星大气与挥发物演化(MAVEN)探测器自2014年9月进入火星轨道以来,已经绕火星飞行了1000天。MAVEN任务对火星高层大气开展了详细探测,揭示太阳如何剥离火星的大部分大气,使一个曾经适合于微生物生存的星球变成贫瘠的沙漠世界。为纪念MAVEN在轨1000天,NASA网站列举了MAVEN迄今取得的如下10大科学发现。(1)火星大气层持续受到太阳和太阳风的剥     

在火星上找到“猎兔犬”2号

<正>1月16日,欧洲空间局宣布,美国"火星勘测轨道器"拍摄的高分辨率图像证实,失联十余年的欧洲"猎兔犬"2号火星着陆器确实已成功在火星表面着陆,不过此后的故障导致其无法与地球联系。12年前在火星失踪的英国"猎兔犬"2号火星登陆器突然现身,令人唏嘘不已,因为,"猎兔犬"2号任务策划者科林·皮林格教授在8个月前去世,未能亲耳听到这个令人振奋的消息。皮林格领导了雄心勃勃的"猎兔犬"2号火星登陆任务,他一直坚信"猎兔犬"2     

中国首次火星探测火星全球影像图发布

<正>4月24日,在2023年“中国航天日”主场活动启动仪式上，国家航天局和中国科学院联合发布了中国首次火星探测火星全球影像图。本次发布的影像图为彩色，包括按照制图标准分别制作的火星东西半球正射投影图、鲁宾逊投影图和墨卡托投影加方位投影图，空间分辨率为76米，将为开展火星探测工程和火星科学研究提供质量更好的基础底图。天问一号任务获取的包括影像图在内的一批科学探测数据，将为人类深入认知火星作出中国贡献。     

“好奇号”的这五年

<正>2012年8月初,美国宇航局研制的好奇号火星探测器成功登陆火星表面,它是美国第七个火星着陆探测器、第四台火星车,也是世界上第一辆采用核动力驱动的火星车,其使命是探寻火星上的生命元素。至今,五年的时间过去了,在这期间,"好奇号"一直前进着,它穿过盖尔陨坑的平原,来到5.5千米高的夏普山下,截止今日,它已经行驶超过了17千米。那么在这五年     

“好奇”号在火星上度过四周年

正2012年8月6日,美国的"好奇"号火星探测器成功在火星赤道附件着陆,已在火星上度过了四年的时光,向地球发回近13万张火星图像,在火星上行驶总里程超过13千米。在登陆火星的第一年里,"好奇"号就完成了主要科学目标,发现并确认远古时代火星曾存在过淡水湖。目前"好奇"号位于火星夏普山的山坡上,研究火星是如何以及