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。      

"火星生物学-2016" 奔向火星

1 项目背景 "火星生物学"是ESA寻找现在或过去生命痕迹的火星探测项目,也是"曙光"(Aurora)计划的旗舰级项目.它不仅将探测火星环境,还将验证ESA未来火星采样返回任务所需的新型技术.该项目共包括两次火星探测任务,都将通过与俄罗斯的合作实施,其中"火星生物学-2016"包括1个轨道器和1个"进入、下降和着陆演示模块"(EDM);2018年发射的任务简称为"火星生物学-2018",包括1辆火星车和1个火星表面平台.     

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     

美国成功发射毅力号火星车，迈出火星采样返回第一步

正"火星2020"(Mars2020)是美国国家航空航天局(NASA)的一项火星巡视探测任务,于北京时间2020年7月30日19:50由宇宙神-5-541(Atlas-5-541)运载火箭从卡纳维拉尔角空军基地发射。该任务的科学探测目的为探寻火星过去的宜居条件,探索火星表面远古的生命痕迹,并采集火星岩石和土壤样品,将其存储在容器中,供未来的火星采样返回任务带回地球。"火星2020"探测器携带毅力号(Perseverance)火星车,将于2021年2月18日着陆火星表面,工作时间为至少1个火星年(687个地球日)。     

九十年代的火星探测

本文所阐述的是 NASA 按照美国科学院行星探测委员会(COMPLEX)提出的关于火星探测任务所制定的一项核心计划(Core Pro Lram)中的基本内容。着重介绍火星游走和采样返回任务的要求与实现这种设想的两种方案。一、火星探测的科学目标美国科学院行星探测委员会提出的火星探测优先目标包括:1.对火星星表局部地区进行深入的考察,①确定星表物质中如矿物、岩石等各种     

地外天体取样返回的方法

正2020年,深空探测可谓热闹非凡。中国的嫦娥五号从月球取样返回,日本的隼鸟-2探测器从小行星龙宫取样返回,美国的"奥西里斯-雷克斯"(OSIRIS-REx)探测器也从贝努小行星上取得了样品,正在返回地球的途中。许多国家正酝酿从火星取样返回的计划。为什么人类对取样返回这么重视呢?特别是已经有了着陆探测,甚至对一些天体发射了巡视器,为什么还热衷于取样返回呢?本文将重点讨论取样返回的重要性,以及从小行星和火星表面取样返回的方法。     

火星取样返回的必要性与科学目标

<正>1引言相信大家不会对火星取样返回（MSR）这个词感到陌生。除了中国已正式宣布火星取样返回探测计划之外，美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）也宣布了火星取样返回探测计划，并公布了该计划的执行细节。尽管国内外有了火星取样返回计划，但毕竟还都没有实现，国内对这方面的报道也比较少。本文就人们普遍关心的问题进行介绍，主要涉及一些基本问题，如：为什么要取样返回？取样返回的科学目标是什么？到火星的什么地方选取样品等。     

有大气行星悬飞探测初步设想与可行性探讨

提出了一种有大气地外行星悬飞探测方式,该探测方式是利用被探测天体存在大气的环境特点,实现探测器在被测天体的"飞行"机动,克服目前已有的环绕探测、着陆探测、巡视探测和采样返回探测四类无人深空探测方式受地形、地貌约束无法实现大范围机动就位探测的不足。提出了悬飞探测器的典型任务工作模式设想,建立了悬飞探测器的六自由度动力学模型,并针对太阳系内典型的有大气行星环境(火星和土卫六)特点,给出了悬飞探测器的动力学特性并开展了仿真分析。在此基础上,首次提出了悬飞探测器的可行性约束系数,为悬飞探测器在深空探测的可行性研究提供了理论依据。     

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.     

美国科学家发现几十年来全球海平面处于加速上升状态

正ESA网站2018年4月26日报道,ESA和NASA签署意向声明,将合作研究火星采样返回任务概念。计划于2019年召开的ESA部长级理事会将基于任务研究结果确定是否继续任务开发。双方计划通过至少三项从地球发射的任务以及首次开展火星发射实现火星采样返回。第一项任务是NASA拟于2020年发射的Mars 2020漫游器。Mars 2020将采集火星表面样本,分别放入31个钢笔     

一种基于压电驱动的火星岩石钻探器的研制

钻取采样是未来火星探测采样任务中获取星表岩石样本的一种有效方式。压电驱动的超声波钻取采样技术以压电陶瓷作为作动元件,对火星表面复杂环境具有一定的适应性。基于高频冲击钻进的工作原理,超声波钻探装置容易刺入火星表面坚硬的岩石。作为一种轻质小巧、低功耗的钻探器,超声波钻探器非常适合火星表面岩石的原位探测采样任务。本文借助仿真和试验手段验证了超声波钻探器的岩石钻进能力和钻探效率。超声波钻探器的研制可为未来火星表面岩石的钻探采样任务提供技术参考。     

小行星探测专题

正编者按:随着人类太空探索的不断深入,国际上针对小行星的研究逐渐增多,小行星探测活动日益成为热点,美国和日本先后开展了多次针对小行星的探测任务,探测形式也由飞越探测发展为就位探测、采样返回等多种形式。其中,美国开展了数量最多、形式多样的小行星探测任务;日本成功实施了小行星采样返回任务,取得了小行星探测的领先地位;中国的嫦娥-2于2014年首次完成了近距离飞越近地小行星图塔蒂斯的任务。目前,加快小行星探测已经成为国内学者和专家的共识,深空探测被列入了"十三五"国家科技重大专     

无人火星取样返回任务关键环节分析

无人火星取样返回探测在科学成果获取和工程能力提升方面均具有重要意义,与国外已经多次实现的火星着陆巡视任务相比,其任务周期更长,技术风险更高。取样返回飞行方式决定了任务的系统顶层设计。通过对国外研究成果的对比论证,认为应当在火星轨道附近完成交会捕获与样品转移任务,因此需要采用2个不同功能探测器:一个完成火星捕获、样品转移收纳与火地返回;另一个完成火星大气进入、表面上升与样品投送。在此基础上对大气进入、起飞上升、火星轨道交会捕获、样品转移、地球再入等关键环节进行任务分析,论证主要技术难点和初步的可实现途径。     

美将参与日本火卫一取样回送任务

正美国宇航局将为日本的火星取样任务出资研制一台中子与伽马射线谱仪,助力相关部门确定探测器采样位置。日本的"火星卫星探测任务"(MMX)探测器定于2024年发射,将首次把火卫一样品送回地球。MMX是日本继"隼鸟"和"隼鸟"2小行星取样回送任务后又一项大胆的任务,配备强力推进模块、着陆支腿和样品容器的探测器将首先进入绕火星     

人去火星的三只拦路虎

<正>早在上个世纪70年代,人类已经登上了月球,12名美国阿波罗航天员在月球上生活几天后,安全地返回地面。21世纪,人类的外太空探测目标已经不局限于月球,而是瞄向更远的火星。移民火星,一直是人类的梦想。两大难题要实现载人火星探测,远非载人登月任务那样简单,需要突破工程技术和医学方面的许多难题。首先是工程技术方面的难题,火星离地球最近     

火星生命何处寻 欧洲探火双连发

根据规划,火星探测将成为我国未来深空探测的重点方向,该文深入分析了欧洲"火星生命"计划2016任务的主要方案,并重点关注技术难度最大的火星大气进入、减速、着陆缓冲阶段,希望对正在开展的我国首次火星探测任务深化论证有所启示。     

“隼鸟”炮打小行星

正前文当中,提到了"炮击"小行星。采样返回为什么还要用上"大炮"呢?这要从"隼鸟1号"说起。鸟枪换炮在"隼鸟1号"探测期间,发生了一件乌龙的事情。当2011年着陆器返回地球之后,日本宇宙与航空开发机构(JAXA)的科研人员打开了返回舱,     

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     

一种深空粒子采样返回探测器构型设想

以太阳风粒子、深空尘埃等为目标的采样返回探测任务是空间科学与深空探测研究的热点方向之一。对“星尘号”“起源号”两个典型采样返回探测器的构型进行了分析,并梳理了其主要构型特点。结合我国月地高速再入返回飞行器的构型特点,提出了一种深空粒子采样返回探测器构型的设想：总体构型由长方形主体和流线型返回器组成,主体构型适应于承载返回器和其他装器设备,返回器构型适应于样品收集和再入返回气动外形。设计方案采用了充气式采样器进行粒子收集,具有体积小、重量轻、折叠效率高、展开可靠、工程实施简单等特点,并采用了可重复收拢展开的太阳翼,能够适应收集不同类型深空粒子的需求。     

“火星500”试验主要目标

<正>"火星500"计划由一系列隔离实验组成,主要包括已于2007年11月完成的14天隔离、已于2009年7月结束的105天隔离、于2010年6月3日开始的520天隔离。此次的520天实验是人类历史上首次模拟火星往返飞行全过程,包括飞船发射、飞向火星着陆及返回地球等各个环节,分为3个部分:前250天飞往火星、中间30天登陆火星、最后240天返回地球。"火星500"计划是俄罗斯组织的、