对一种月球与火星探测多程微波测量链路定轨定位的数值模拟初步分析

轨道器精密定轨与着陆器的精确定位在深空探测任务中具有非常重要的科学意义。对一种月球与火星探测多程微波测量链路的定轨定位能力进行了初步仿真分析,推导了这种多程微波测量链路的测量模型,分析了该模型的优势。模拟仿真分析结果表明,此测量跟踪模式的数据具有提升轨道精度的潜在能力,并且同时求得着陆器的位置。定量分析表明,在考虑坐标系转换误差,重力场误差,行星历表误差以及星上转发误差的情况下,模拟1 mm/s的噪声,对于月球探测器来说,轨道器的定轨精度可达几米,着陆器的定位精度有望达到分米量级;对于火星探测器来说,轨道器的定轨精度可达到数10 m,着陆器的定位精度可达到几米。     

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.      

美将试验火星探测器激光通信技术

美国航宇局将用3亿美元开展一项行星际激光通信试验，以便科学家能通过激光与远在火星的探测器实现通信。对于想“下载”行星轨道器和着陆器等探测器采集的大量图像和其它数据的科学家来说，这项技术将能大大提高探测器可靠地发回地球的信息量。试验所用的激光器将以近1O倍于任何现有行星际无线电通信链路的速度发送数据。     

结合深空机动的多次行星借力轨道设计

行星借力技术是减小星际探测任务发射能量的有效途径,传统的行星借力模型不能保证探测器借力前后的速度矢量转角达到理想要求。为此,进行了行星借力建模,并基于该模型,推导了探测器飞出借力天体影响球的双曲线超速矢量。针对轨道设计参数的强耦合性,提出了一种全局-局部混合搜索算法,并对地球-金星-地球-火星-木星转移轨道进行了设计。仿真结果验证了轨道模型的正确性和有效性,表明该文方法可以有效地对多次行星借力轨道进行设计。     

苏联新的行星飞行计划

据访问美国约翰逊空间中心的苏联科学家说,苏联将扩大它的行星飞行计划,制定探索月球及深空其它天体的新计划。新的行星飞行计划包括:在近15年内,苏联打算首次进行月球极轨道的飞行;首次在一颗火星的卫星上放置着陆器;首次探测一颗小行星;还将研制新的金星飞行探测器。苏联科学家对上述新飞行计划的内容做了如下介绍:     

太空探测器中的“老寿星”——“先驱者10号”

“先驱者10号”在茫茫太空中遨游了25年后仍在向地面发回信息。它是迄今为止人类发射的空间考察器中飞行时间最长和距离地球最遥远的星际探测器。 “先驱者10号”探测器是美国行星和行星际探测器系列,从1958     

“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.     

中国首个火星探测器外观公开向全球征集工程名称和标识

火星是太阳系中离地球较近的行星,而且自然环境与地球最为类似,所以成为人类开展行星际探测的首选目标。中国首次火星探测任务将于2020年实施。2016年8月23日,“中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动”新闻发布会在北京召开,并首次公布了中国第一个火星探测器和火星车外观设计构型。     

太空新航线

中国有望于2020年发射火星探测器中科院空间科学与应用研究中心刘振兴院士透露,目前该中心正在制定火星探测规划,预计到2020年中国有望发射自己的火星探测器,环绕火星进行探测。正在制定中的空间科学研究中长期规划包括空间物理、空间天文、行星探测研究和空间生命科学等多项内容,其中火星探测规划被列为“行星探测研究”的主要内容。预计不久后,包括火星探测计划在内的空间科学研究中长期规划将上报国家有关部门。刘振兴院士说,中国应从现在开始进行火星探测计划的预研。目前,国家自然科学基金委已将“地球空间环境与火星空间环境比较研究…     

2021年中国航天十大新闻

1.中国首次火星探测任务取得圆满成功 5月15日,天问一号探测器成功着陆火星,我国首次火星探测任务着陆火星取得成功.中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平致贺电.天问一号探测器着陆火星,迈出了我国星际探测征程的重要一步,实现了从地月系到行星际的跨越,在火星上首次留下中国人的印迹,是我国航天事业发展的又一具有里程碑...     

2016HO3探测任务星载光学观测量建模及定轨

以中国首次小行星探测任务为背景，根据星载相机获取的光学影像构造三种观测量，分别为小行星相对于航天器的高度角和方位角、赤经赤纬以及探测器与行星/小行星之间的夹角，分析了其在探测器定轨中的作用。仿真定轨结果表明，观测时长为100 h，探测器三轴位置误差小于50 km，满足工程上对巡航段的轨道精度要求，但x和y方向的位置和速度分量具有较强自相关性。此外还发现，使用单一观测数据类型比联合观测量的定轨精度低3～4个量级，第三类观测量相对于其他两类观测量在定轨精度方面具有显著作用，这表明在2016HO3探测中，利用太阳系大天体的位置信息有助于约束探测器轨道，提高探测器的定轨精度。     

利用Breakwell间距比法制定行星际探测中途修正策略

详细介绍了制定行星际探测中途修正策略的Breakwell间距比法,给出了在燃料最优条件下,终端误差精度和制导能力与中途修正设计次数和时刻之间的解析关系。一般而言,终端误差精度每提高3倍,修正次数就需要增加1次,制导能力每提升3倍,修正次数就可以减少1次。在具体使用上,应首先根据精度要求和制导能力确定最后一次修正时刻,然后向前递推,使得前一次修正后误差传播量与后一次修正后误差传播量成公比为1/3的等比数列,以此确定其余修正时刻,从而保证在达到终端精度前提下,整体燃料消耗最少。以火星探测为例,给出探测器于2018年5月出发12月达到火星的算例,仿真结果表明了理论分析的正确性。     

天问一号火星离子与中性粒子分析仪发布首个科学成果

天问一号环绕器有效载荷火星离子和中性原子分析仪(Mars Ion and Neutral Particle Analyzer, MINPA)用于探测行星际及火星空间环境中的离子和能量中性原子.在地火转移阶段,MINPA于2020年10月31日正式开机工作,获得了至2021年1月26日期间的太阳风监测数据.进入环火轨道后...     

2016年国外空间探测发展回顾

全球空间探测活动经历半个世纪的发展,正日益步入稳步和快速发展阶段.2016年主要航天国家继续在空间探测技术和科学研究方面取得新的突破和成就,全球共进行了2次新的空间探测器发射,另有1个空间探测器结束任务使命.目前,全球共有32个空间探测器在轨工作或在飞行之中.按照探测目标的不同,分别是火星探测器8个、月球探测器4个、小行星探测器5个、金星探测器1个、木星探测器1个、土星探测器1个、冥王星探测器1个、太阳探测器6个、行星际探测器2个、深空技术试验器1个以及地球以远深空望远镜2个.按所属国家划分,32个在轨飞行的空间探测器分别是美国20个、欧洲5个、日本4个、中国2个和印度1个.     

萤火一号火星探测器轨道设计与科学探测事件分析

针对萤火一号火星探测器在2011年发射窗口的轨道进行初步设计.在此基础上,分析了萤火一号火星探测器绕火星飞行的轨道特性,预报其穿越火星弓激波和磁堆积区域、CCD相机拍照时刻,其与深空站进行星-地掩星试验和与俄罗斯Phobos-Grunt火星探测器进行星-星掩星试验的时刻.结果表明,萤火一号火星探测器在与俄罗斯Phobos-Grunt分离后一年的环火飞行时间里,存在大量的科学探测机会.     

给印度火星探测点个赞

2013年1 1月5日,印度用自行研制的＂极轨卫星运载火箭＂（PSLV）成功发射了＂曼加里安＂（Mangalyaan）火星探测器。该探测器历经逾10个月的飞行后,于2014年9月24日成功进入预定火星轨道,并很快发回火星画面。根据设计,这个探测器将工作6个月。     

"天问一号"近火飞越应急轨控策略设计方法

针对探测器近火未制动飞越火星的应急工况,设计了相应的轨控策略.通过分析探测器近火飞越时的火星引力助推加速效果,以及飞越火星后轨道长期演化情况,提出了从轨控能量和等待时间两个维度开展策略设计的思路,设计了能量优化、时间优化、能量时间代价折中等分支下的多种策略,通过理论分析和仿真验证,量化比较了各策略的优缺点,得出能量优化...     

太阳帆航天器行星际轨道转移优化算法

研究基于遗传算法的太阳帆行星际转移轨道的全局优化问题.通过极小值原理推导了太阳帆全局优化控制律,并以太阳帆飞行时间最短为优化目标函数,运用遗传算法对发射时间、到达时间和协态变量初值进行参数优化设计.为了解决轨道转移这一多约束优化问题,在遗传算法中加入动态罚函数.在此理论基础上作了从地球同步轨道出发到火星同步轨道转移和从地球出发与火星交会两个算例,仿真结果表明了该方法在太阳帆转移轨道全局优化中的有效性.     

备受青睐的火星探测

火星是与地球最相似的行星,因此是目前除地球以外人类研究程度最高的行星。截止到2007年8月8日,人类共发射了38个火星探测器,其中美国18个、苏联17个、俄罗斯1个、日本1个、欧洲1个。总共有18个探测器成功对火星进行了探测,其中5个飞越火星,7个进入火星轨道探测,6个在火星着陆。目前,在火星轨道上有3个探测器在工作,在火星表面有2辆火星车在工作,还有1个火星着陆器正飞往火星。     

美国星尘号探测器首次实现彗星采样返回

星尘号探测器任务是美国航空航天局(NASA)喷气推进实验室的一项行星际探测任务,也是第1项收集彗星尘埃并将样品带回地球的采样返回任务,其主要目的是研究怀尔德-2彗星及其彗发的组成。该探测器于1999年2月7日发射,经过4.6×109km的飞行之后,返回舱于2006年1月15日在地球着陆。星尘号探测器在7年的航行期间,共环绕太阳飞行3次。飞向彗星的途中,星尘号的气溶胶收集器在2次绕太阳飞行期间收集了星际尘埃(2000年2-5月和2002年8-12月)。2004年1月2日,星尘号在距怀尔德-2彗星240km处飞过,收集了彗发的尘埃样品,并拍摄了冰彗核的详细照片。此外,星尘号还于2002年11月2日在距离小行星安妮法兰克(小行星5535)3300km处越过,并拍摄了照片。