“凤凰”号火星探测器确认火星上有水

美国“凤凰”号火星探测器项目小组7月31日说，“凤凰”号在加热火星土壤样本时鉴别出有水蒸气产生，从而确认火星上有水存在。这个项目小组当天在新闻发布会上说，“凤凰”号的机械臂30日把一份土壤样本递送到“热量和析出气体分析仪”中。在样本加热时，分析仪鉴别出其中有水蒸气产生。     

火星探测新发现

<正>10月底,"好奇"号首次用自带的化学矿物仪器对摄人的土壤样本进行了矿物学鉴定,结果显示,火星部分土壤与夏威夷火山周围土壤相似,这一发现或许将成为探寻火星是否有支持微生物存活条件的重要线索。同时,这也是X射线衍射技术第1次用于分析地外星体的土壤。11月初,"好奇"号火星车又首次分析了火星大气的成分,未发现其中含有甲烷。由于地球大气中90%     

火星风力资源的研究现状及利用途径

针对未来载人火星探测和火星基地建设过程中对风力资源利用的需求,回顾了人类对火星大气与风的探测历史,总结了火星风力资源的赋存与分布情况,着重对火星风力资源的利用途径如风力发电、风滚草探测器等进行了综合分析。在此基础上总结了火星风力资源利用中存在的问题,并提出对未来火星风力资源利用的展望:需要加强对火星大气环境与风力条件的探测,为风力资源利用提供基础数据;结合火星环境条件开展风电设备的研究;积极探索新技术在火星风力资源开发中的应用。最后,提出了火星风力资源利用的新思路,需要在火星探测与开发的不同阶段,循序渐进地利用火星资源。     

火星车行驶环境研究综述

参考国内外火星环境的研究结果,总结了火星地形地貌基于陨石撞击以及火山喷发的特征以及形成原因;对火星车行驶性能影响较大的土壤、岩石等通过对比的方法进行力学特征及物理特性的分析;提出了模拟火星土壤、石块以及坡度等的重要参数以及模拟火星车行驶环境的可行性设计方案,可为我国火星车系统设计、火星探测器性能试验、火星环境模拟等提供技术依据与参考。     

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。     

湿空气凝结对ONERA M6机翼气动特性影响的数值研究

大气飞行条件下机翼附近的跨声速湿空气流动中空气中含有的水蒸汽可能越过饱和线而发生非平衡凝结。水蒸汽凝结潜热加热气流会改变跨声速流动的特性,从而对机翼气动特性造成显著影响。本文建立了湿空气非平衡凝结流动的数学物理模型,对ONERA M6机翼在跨声速条件下的湿空气非平衡凝结流动进行了分析。结果表明,与干空气流动相比,在攻角为3.06°和空气相对湿度为50%时,ONERA M6机翼表面压力系数有显著变化。造成机翼气动特性显著变化的原因在于:湿空气中水蒸汽凝结放热对跨声速气流加热,导致机翼表面附近的流速、压力与流场结构发生了显著变化。     

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。     

火星表面土壤力学性能参数研究

行星表面的土壤力学特性及基于轮壤接触力学的牵引性能是星球车行走系统设计过程的重点。以车辆地面力学理论为基础,总结分析了月壤及火星土壤力学参数特点。基于模拟月壤力学参数模型建立方法,提出疏松细粒类、适中块状类、密实硬质类三种类型的模拟火星土壤力学参数模型,涵盖火星表面从低承载力到硬实地面的表层土壤类型,为模拟火星土壤制备、建立火星车轮壤力学模型、进行星球车行走系统设计及地面牵引性能试验提供技术支持。     

翼型湿空气非平衡凝结流动的数值研究

 湿空气非平衡凝结会对机翼的气动特性造成显著影响。通过对Fluent软件进行二次开发,发展了一种求解湿空气非平衡凝结流动的数值方法并进行了验证。对NACA0012翼型在迎角为0°和1.5°时的湿空气非平衡凝结流动进行了分析。结果表明：与干空气流动相比,在30％～70％相对湿度范围内,湿空气非平衡凝结流动中升力系数显著降低,而阻力系数则可能增加或减小;0°迎角条件下,压差阻力系数最大增加了68.3％;在迎角为1.5°时,升力系数最大减小39.8％,而压差阻力系数最大减小了34.8％。造成翼型气动特性显著变化的原因在于：湿空气中水蒸气凝结放热对跨声速气流加热,导致翼型表面附近的流速、压力与流场结构发生了显著变化。     

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。     

前仆后继的火星"探测者"正在揭开面纱的"维多利亚"火星陨石坑

在过去的21个月中,"机遇"号火星车在火星表面以非常缓慢的速度走完了约9千米的路程,最终于9月27日到达了火星上"维多利亚"陨石坑的边缘,开始执行整个耗资8亿美元的火星表面双火星车探索计划中最为复杂、危险,同时也是最有价值的任务.三个美国火星轨道器也将相继在火星上继续它们的探险历程.     

火星大气高温光谱建模与非平衡辐射热流预测

火星科学实验室成功着陆后的热环境重构数据表明,气动辐射加热在火星进入防热设计中具有不同于以往认识的重要影响,未知机制和模型不确定性等问题有待进一步研究。探测器高速进入火星大气产生极高温非平衡气动环境,造成火星气动辐射与常规CO₂红外辐射研究显著不同。针对火星大气高温光谱和辐射热流预测,首先,建立适用于火星大气的高温非平衡光谱辐射模型,获得典型高温条件CO₂光谱结构和辐射强度,与NASA和JAXA试验结果对比,结果显示符合较好。其次,依靠激波管和发射光谱测量技术,开展典型进入条件的辐射强度测量试验,数值结果、试验值和NASA试验结果相互符合较好,验证了光谱模型。最后,对探路者号进行气动辐射加热分析,完成典型进入条件下的非平衡流动和辐射特性计算,基于光线法得到光谱辐射强度沿驻点线的变化,表明高速与低速条件的气动辐射机制存在显著差异;基于有限体积法获得进入器表面辐射热流分布,结果显示辐射热流的分布及变化规律与地球再入显著不同,进入速度6 km/s以下时辐射热流随进入速度增加而减小,同时进入器锥身及肩部的辐射热流高于驻点区域。     

氢燃料燃烧加热风洞中水蒸气相变效应的数值研究

为明晰氢燃料燃烧加热风洞中的水蒸气相变效应,采用同时考虑凝结和蒸发相变模型的多组分输运可压缩流动数值模拟方法,研究了超声速喷管内的水蒸气凝结过程以及凝结气流再蒸发对典型压缩构型(二维斜劈、三维斜劈和圆锥)流场参数及气动力的影响。结果表明:氢燃料燃烧加热风洞喷管气流中,水蒸气在较低总温条件下确实存在较大程度的凝结相变,但同时在斜劈激波压缩后也存在较强的蒸发相变;凝结会使喷管流场参数发生较大偏离,但再蒸发效应又会使气流经过斜劈压缩后趋近理想状态,趋近的程度受到压缩程度的影响。本文计算条件下,喷管内水蒸气相变导致出口参数偏差大于10%,但经过12°斜劈压缩后,流场参数以及表面气动力可恢复到理想状态的95%以上,此时相变的影响基本可以忽略。     

燃烧加热风洞中水蒸气相变的数值研究

采用带有非平衡相变模型和考虑高温气体效应的平衡流动模型的数值方法,模拟了燃烧加热高超声速风洞中燃烧生成的水蒸气在喷管流动中发生相变的物理过程,研究了水蒸气凝结对下游流场参数的影响和凝结后气流进入试验段时尖劈模型斜激波后发生液滴蒸发两种典型情况。研究表明,凝结产生的潜热使试验气流参数偏离初始设定的风洞出口模拟流场;在流场中产生的凝结激波,将加剧凝结对风洞出口参数的均匀性的影响;对出口马赫数为6的喷管,为了模拟静温为220K的高超声速飞行环境,水蒸气的凝结将难以避免;带液滴试验气流经斜劈压缩后液滴蒸发,斜激波后气流热力学参数不能恢复到无相变时斜激波后的状态,将影响模型实验的测力等数据。     

飞机壁板复杂载荷试验技术

针对火星表面低温大气环境下多层隔热组件隔热性能大幅衰减、不能满足火星车保温需求的难题,提出了一种新型、高效、轻质纳米气凝胶隔热装置设计方法,采用在真空和火星大气环境下导热率极低的纳米气凝胶为隔热材料,通过基于低导热复合材料的盒盖式局部支撑封装、气凝胶与结构间填充缓冲泡沫进行多余物过滤、铺设反射屏进行辐射漏热隔离、开设排气孔等设计方法,解决了力学性能增强、多余物控制、辐射漏热隔离、快速泄复压等工程应用难题,成功完成纳米气凝胶在祝融号火星车的工程应用。地面试验测试结果表明,1 400 Pa、二氧化碳气氛、25℃时纳米气凝胶隔热装置总导热系数低至0.008 0 W/(m·K),有力保障了祝融号火星车舱内设备在零加热功率补偿条件下在轨温度仍处于允许范围内。火星车纳米气凝胶隔热装置总质量为5.95 kg,仅占火星车总质量的2.5%。     

典型模拟火星土壤研究进展

火星土壤(简称火壤)是广泛分布在火星表面的细粒风化物质,其物理力学性质是火星着陆及巡视探测需要考虑的重要因素之一。回顾了火壤的探测历史,根据研制需求的不同,对国内外不同类型模拟火壤的物质组成、物理性质、力学特征等进行了对比分析。在此基础上,认为在模拟火壤研制方面面临以下困难和问题:缺少可供参考的火壤深层剖面数据;模拟火壤种类不全面;模拟火壤制备技术有待进一步改善。因此,未来模拟火壤的研制工作需要在以下几方面加强:①利用地表风化玄武岩剖面,进行模拟火壤剖面类比研究;②开展(含盐)冻土型、极端工况型等多种类型模拟火壤研制工作;③积极探索模拟火壤研制新方法。     

火星超压气球温度分布研究

 针对火星气球的温度特性开展研究,首先分析了火星大气的特殊热环境;归纳了影响火星气球温度特性的主要环境因素;设计了两种不同蒙皮辐射特性的原型超压气球;建立了计算火星气球稳态温度分布的模型,并做了合理的简化;选择了热、冷、任意时刻及特殊工况进行气球的蒙皮和内部气体温度计算.结果表明,通过改进蒙皮辐射特性的设计,可以满足火星气球在特定工况下飞行的温度要求.     

上海天文台火星卫星定轨软件系统

具有自主知识产权的上海天文台火星卫星定轨软件MarsODP已经初步完成编写工作,该软件以应用于我国未来的火星探测计划为目标。本文介绍了火星定轨软件MarsODP的研制背景,对软件需求进行了分析,介绍了软件的结构设计,利用模拟数据对软件进行了测试,并给出了一些实测数据的处理结果。     

火星进入器高超声速化学非平衡特性数值计算研究

火星探测活动是当前国际深空探测领域的热点,而探测器的进入、下降和着陆阶段的气动特性预测是关系其布局和热防护系统设计的关键问题之一。针对火星进入器高超声速进入过程,发展了火星环境的高超声速化学非平衡流动数值模拟方法,建立了进入段气动特性的有效预测技术。以探路者号火星进入器防热大底为研究对象,采用5组分6化学反应模型开展典型弹道点上的化学反应流动数值模拟。结果表明:CO_2在激波层内发生较大程度的离解反应,火星进入器高超声速化学非平衡特性显著。因化学反应作用强烈,激波层内热传导所致热流量相对较低,而组分扩散造成的热流量占一定比重,计算所得的驻点总加热量与经验公式吻合良好。火星环境的化学非平衡特性的有效预测可为我国未来火星探测任务提供技术支持。     

火星中继应答机技术现状及发展

火星中继已作为火星探测重要组成部分,被美国NASA(National Aeronautics and Space Administration,国家航空航天局)和ESA(European Space Agency,欧空局)广泛应用于火星EDL(Entry,Descent and Landing,进入、下降和着陆)以及火星表面探测中。针对该情况,介绍了火星中继系统的组成和工作情况。结合NASA和ESA火星探测的成功经验和成果,重点对火星轨道器和着陆器的中继应答机的性能进行了梳理和分析,并对该技术的后续发展进行了展望。基于此,可为我国自主火星探测提供借鉴和参考。