欧洲

<正>欧洲火星探测器开始降轨去年10月进入绕火星运行轨道的欧洲"微量气体轨道器"(TGO)已启动为期一年的大气制动工作,为使探测器能够探测大气中的甲烷,将通过反复进入火星上层大气来降低轨道。TGO是欧空局和俄罗斯航天国家集团合作开展的"外空火星"项目的—部分。由于火星7-8月将位于太阳背后,导致探测器与地面通信中断,气动制动降轨工作届时将暂停。到明年初,TGO的远火星点将降至约400千米,届时将利用推力器把近火星点也提至同一高度,使探测器进入一条圆形轨道,启动正常科     

火星进入的气动力特性预测模型分析

火星大气环境对飞行器进入带来了新的挑战,气动力预测是首先需要解决的问题.针对火星探测器的高超声速进入问题,利用三维并行程序求解流体力学Navier-Stokes方程,分别考虑真实气体模型和完全气体模型,分析模型及参数对气动力特性预测的影响,旨在得到准确、高效和可靠的火星进入器气动力特性预测模型.采用真实气体模型对海盗号进行了沿飞行轨道的数值模拟,气动力特性预测结果与飞行数据一致,验证了火星大气热化学模型及数值方法.分别采用真实气体模型和完全气体模型对海盗号升力式进入和探路者号零攻角进入进行了气动力特性预测,结果表明采用等效比热比的完全气体模型的预测值非常接近真实气体模型,偏差均在1%左右,配平攻角相差约0.4°,来流比热比模型的气动力特性预测值偏差很大.火星进入器的气动力预测建议采用真实气体模型和等效比热比完全气体模型.      

火星探测转移轨道初始设计与分析

根据推进方式和是否采用金星借力,火星转移轨道分为大推力直接转移轨道、大推力金星借力转移轨道、小推力直接转移轨道和小推力金星借力转移轨道4类。传统的轨道设计方法只是针对某一类特定的转移方案进行轨道优化,而并未针对不同的转移方案进行详细对比分析。文章以2020/2022年发射窗口为例,针对4类基本火星转移轨道进行研究。首先,基于不同轨道初始设计方法,对4类轨道进行了初始设计,得到了每类转移方案的能量最优转移轨道。然后,基于设计结果和能耗对4类转移方案进行了横向对比分析,得到了不同策略下的转移轨道的特性。基于小推力的火星探测任务轨道对发射能量要求低;大推力直接转移和借力金星的发射窗口交替分布,可以互为备份;基于小推力推进的探测器采用金星借力转移策略相比直接转移能够减少10%的能耗,优势十分明显。     

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     

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。     

行星三体引力摄动对卫星探测器大气制动的影响

考虑行星引力在其卫星探测器大气制动过程中的显著摄动,建立了基于Milankovitch参数的平均轨道动力学模型并对土卫六探测器进行仿真。首先,将轨道参数转换为无奇异的Milankovitch参数,考虑探测卫星的大气阻力、扁率摄动以及行星引力摄动,建立了半解析轨道方程。其次,以土卫六探测器为对象,选择不同的土星初始方位角进行有大气和无大气情况下的数值仿真,并进行比较分析。结果表明,土星初始方位角的选择会引起土卫六大气制动轨道偏心率和近拱点高度在不同范围内震荡,极大地影响大气制动效果。      

阿联酋、 中国、 美国火星探测器齐聚火星

2020年7月,阿联酋希望号(HOPE)、中国天问一号和美国火星2020 (Mars 2020)火星探测器先后发射,前往火星.2021年2月三项任务先后抵达火星,希望号和天问一号分别于2月9日和10日成功进入火星轨道,火星2020任务漫游车毅力号于2月18日成功着陆火星,火星探测再起新高潮. 1.阿联酋希望号 CNN网站报道,阿联酋希望号火星探测器于2021年2月9日成功进入火星轨道,标志着阿联酋成为第5个到达火星的国家/地区.希望号随即进入环火椭圆轨道,最近距火星621 mi(约999km),最远30683mi(约49380km),轨道周期约40h,并将在这一轨道运行至5月中旬,测试各项搭载仪器并开展火星观测.此后,希望号将机动至周期约55h的科学轨道,正式开展科学探测工作.由于该轨道比以往的火星任务采用的轨道更高,将实现对火星的全球视角观测,并可每9天完成对火星大气的一次全景观测.希望号计划运行2年,并可能延期1年.2月14日,希望号传回首张火星图片.     

印美分别探火星

<正>2014年拟有2个火星探测器进入火星轨道。2013年11月5日发射的印度第一个火星探测器"曼加里安"计划于今年9月进入近火点372千米、远火点80000千米的椭圆形火星轨道。2013年11月18日发射的美国"火星大气与挥发物演变"探测器也计划于今年9月进入近火点150千米、远火点6200千米的火星轨道。印度首次探测火星印度"曼加里安"火星探测器的研制只用了15个月的时间,耗资仅45亿卢比(约7300万美元)。它的工程目标是:验证火星探测器设计、规划、     

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。     

基于阻力跟踪的火星大气进入段非线性预测制导律设计

针对火星探测任务大气进入段的高精度着陆问题,提出一种基于阻力跟踪的非线性预测制导策略。基于火星探测器大气进入段的三维运动模型,综合考虑探测器气动参数摄动、火星大气密度摄动、外部扰动以及进入时刻状态初值不确定性,设计了基于优化思想的非线性预测制导律,并对所提出的制导方法进行仿真验证。仿真结果表明:非线性预测制导律在满足控制约束的条件下可以获得较高的着陆精度。     

火星探测的新起点

经过 2 0 0天的飞行 ,美国航宇局(NASA)的“奥德赛” (Odyssey)火星探测器终于在 2 0 0 1年 10月 2 3日晚上 7时 2 6分以 2 10 0 0 km/ h的速度进入火星轨道。“奥德赛”探测器上的主发动机点火使其减速 ,受火星重力吸引 ,该探测器进入火星椭圆轨道。这是“奥赛德”在经过 4.5 6亿千米的长途跋涉之后第一次点燃其主发动机。进入轨道被认为是保证此次任务成功开始的三个关键步骤中的第二步。第一步是2 0 0 1年 4月 7日进行的发射 ,第三步将是为期一周的空间制动 ,逐渐降低探测器 ,然后将其送入距火星表面上空约 40 0 km的最终轨道。从 2 0 …     

一种适用于火星气动捕获的自适应预测制导算法

火星探测捕获制动需要的速度增量大,制动消耗燃料多,因此针对火星大气密度低、大气不确定性强等问题,提出一种基于解析及自适应预测校正结合的分段式气动捕获制导算法,实现无人钝头体飞行器由双曲线接近段轨道到目标停泊椭圆轨道的轨道转移.考虑到多约束条件,将制导算法分为高度数值预测校正 高度保持 入轨控制3个阶段,其中第三阶段使用基于一阶特征模型的全系自适应预测校正算法.该方法利用施加控制量的时间与最终半长轴改变量的关系形成动态输入变换,以抵消该系统一阶特征模型输入输出间巨大的动态增益.仿真结果表明,该算法即可满足一定的多约束条件,同时能够克服较强的初始条件不确定性和环境不确定性,具有较强的鲁棒性.     

日本火星探测计划

1背景实施火星探测，美国、俄罗斯为主要核心国，他们共发射了26个火星探测器。从美国的6个（2个着陆装置）和俄罗斯的6个（2个着陆装置）火星探测器已获得了大量的探测数据。探测任务主要是从火星运行轨道进行科学性测定和通过着陆装置进行表土分析、生命探测。尤其是1976年着陆在火星上的海盗一l和2探测器，它们对火星进行了生命探测，但未能确认火星有生命存在。今后世界各国的火星探测计划侧重考虑降低成本：通过从轨道探测器向多种类型／分辨率提高型探测器过渡，进行火星表面及大气测量；通过穿透器进行火星地下的科学探测及水的存在…     

火星探测器制动捕获策略研究

针对火星探测器制动捕获问题进行研究,通过对火星探测器捕获问题的动力学建模、典型工况数值仿真,对3种典型的直接捕获策略:定向捕获、匀速捕获、变速捕获进行比较、分析,系统地总结了3种捕获策略的优缺点,得到变速捕获推力器燃料消耗低,但需要实时速度信息等结论。进一步地,通过数值分析点火时刻对制动捕获效果的影响,发现探测器最优点火时刻为到达近火点前制动耗时一半左右所对应的时刻。为实现特定捕获过渡轨道,设计了基于ZEM/ZEV闭环制导的捕获策略。通过与变速捕获对比表明:所设计捕获策略的制动效果与变速捕获相当,且能满足特定的末端位置/速度约束,可为实际任务提供一种备选方案。     

载人登月前奏

在月球上着陆是登月式飞船的关键技术,因为在月球上着陆与在火星和金星上着陆不同,月球上没有大气层,所有靠大气阻力的着陆手段都无法应用,只能依靠反向推力制动.     

苏联改变火星探测计划

苏联放弃了1994年向火星发射不载人漫游者飞行器着陆火星的计划,而提出了1992年用不载人实验室着陆月球的计划。但苏联仍想在1996年使火星漫游者飞行。1994年拟发射轨道探测器,并释放一个专门气球和几枚长时间持续研究太空的探空火箭。法国将参加研制气球,其直径28米,体积5000立方米,充填氦气,从火星轨道器中释放,以气动制动和降落伞方式降落在大气中。它将在晚上降到火星表面(白天天气热)。气球上有一个重15公斤的气球仪器吊篮,其可用10公斤重制导绳索命中     

火星探测微流星体环境模型及风险预测

微流星体是自然存在的微型天体.在太阳系空间范围内,微流星体的主要起源为彗星及小行星.在地球至火星的空间范围内,微流星体的飞行速度范围为24.13~42.2km·-1.高速飞行的微流星体一旦撞击火星探测器,将有可能对探测器造成毁灭性的损害.本文基于太阳神探测器的观测结果及彗星轨道观测统计结果,针对火星探测,分别建立了地火转移段及环火飞行段的微流星体环境模型,并基于有限元离散方法建立了火星探测任务的微流星体碰撞风险预测方法.设计了一个虚拟火星探测器,分别对其在地火转移段及环火飞行段的微流星体撞击通量进行了分析.结果显示,在探测器有效任务期内,探测器正面受微流星撞击次数约为背面的10倍.根据本文模型计算结果,将探测器顶板铝合金蒙皮的厚度增加至0.7mm后,在整个任务周期内可将探测器正面受微流星体撞击出现击穿损伤的风险降低为每平米7次.      

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。     

中国首次火星探测任务环绕火星获得成功

2月10日19时52分,由中国航天科技集团有限公司研制的中国首次火星探测任务天问一号探测器实施近火捕获制动,环绕器3000牛轨控发动机点火工作约15分钟,探测器顺利进入近火点高度约400公里,周期约10个地球日、倾角约10度大椭圆环火轨道,成为我国第一颗人造火星卫星,实现"绕、着、巡"第一步"绕"的目标,环绕火星获得成...