月球着陆器精确定点及安全着陆技术研究

在未来月球探测中,需要对一些地形复杂的区域进行探测,而在这些区域软着陆,潜在的危险性增加,这就要求着陆时具有较高的定位精度并能够自动避险。当前,由于着陆时定点的误差较大,在小范围安全地域准确着陆很难。研究了一种精确定位、安全的软着陆方式,它在软着陆过程中增加了悬停阶段。在这一阶段中,通过着陆区危险地域的识别、着陆地点位置误差的计算,加上对着陆器横向漂移的控制技术,使着陆地点的精度以及着陆生存率大为提高,能够满足未来月球探测的软着陆要求。     

月球着陆器着陆缓冲性能研究

首先基于MSC.Nastran/MSC.Adams软件建立了模拟月球着陆器的动力学模型,并利用模拟月球着陆器在地面冲击试验来验证仿真模型的正确性,重点关注缓冲机构与结构连接处的载荷,结构特征点的加速度响应,以及缓冲器的工作行程。然后利用模拟着陆器地面试验结果修正动力学分析模型,研究表明：着陆器结构和缓冲机构的柔性对缓冲性能具有较大的影响。最后,把动力学分析模型中的模拟结构更换成真实结构,进行着陆器在月球表面的着陆冲击仿真分析,从而获得模拟着陆器地面试验与着陆器在月面着陆的冲击缓冲性能差异。     

月球着陆器着陆缓冲机构设计方法研究

着陆缓冲机构是着陆器实现月球或行星探测软着陆的关键部件之一,它直接关系到软着陆探测任务的成败.文章根据着陆缓冲机构的功能和特点,提出了从概念设计、方案比较到方案确定、详细分析和试验验证的方案设计流程,并结合月球着陆器着陆缓冲机构的研制经验,对每个阶段的设计方法进行了阐述,可供后续深空探测任务着陆缓冲机构设计借鉴和参考.     

月球着陆器软着陆动力学建模与分析综述

为解决着陆器研发过程中着陆稳定性、能量吸收和载荷缓冲等问题,需要开展大量的软着陆动力学仿真分析。文章研究分析了过去几十年中,腿式月球着陆器软着陆动力学仿真数学模型的发展过程及一些最新的建模方法。针对软着陆动力学仿真数学模型的3个方面：着陆器模型、月面模型和着陆腿足垫与月壤的接触模型,给出了各种建模方法之间的联系,并对着...     

天问一号着陆器EDL过程建模与仿真

针对天问一号着陆器的进入、下降与着陆(EDL)过程,考虑伞降动态特性,建立包含大底与背罩分离过程的EDL全过程高保真仿真模型.对着陆器跨越高超声速到亚声速的飞行过程,特别是伞降过程中降落伞、着陆器、大底、背罩的相互作用进行建模,建立了着陆器六自由度刚体动力学模型、降落伞-着陆器(背罩)组合体模型、大底(背罩)-着陆器组...     

"猎兔犬"2着陆器简介

“猎兔犬”2将以高于20000公里/小时的速度进入火星大气,最终落到火星表面上。着陆器前面的防热罩将在借助与上层大气的摩擦来减速的过程中提供防热保护。当速度降到1600公里/小时左右时,着陆器上的一个降落伞将张开,以进一步减速。最后,几个大型气囊将充气,以使着陆器不至于在着陆过程中受损。“猎兔犬”2将完成下列任务:确定着陆场的地质、矿物学和化学成分数据;搜索生命特征(外空生物学);研究天气和气候。它必须在180个火星日内完成其任务(火星日与地球上的一天基本一样长)。着陆后的头几天时间将用于运行预编的程序,对着陆场进行拍照,并…     

From Earth's orbit to the outer planets and beyond: Psychological issues in space

Current planning for the first interplanetary expedition to Mars envisions a crew of 6 or 7 people and a mission duration of around 2.5 years. However, this time frame is much less than that expected on expeditions to the outer solar system, where total mission durations of 10 years or more are likely. Although future technological breakthroughs in propulsion systems and space vehicle construction may speed up transit times, for now we must realistically consider the psychological impact of missions lasting for one or more decades.Available information largely deals with on-orbit missions. In research that involved Mir and ISS missions lasting up to 7 months, our group and others have studied the effects of psychological and interpersonal issues on crewmembers and on the crew-ground relationship. We also studied the positive effects of being in space. However, human expeditions to the outer planets and beyond will introduce a number of new psychological and interpersonal stressors that have not been experienced before. There will be unprecedented levels of isolation and monotony, real-time communication with the Earth will not be possible, the crew will have to work autonomously, there will be great dependence on computers and other technical resources located on board, and the Earth will become an insignificant dot in space or will even disappear from view entirely.Strategies for dealing with psychological issues involving missions to the outer solar system and beyond will be considered and discussed, including those related to new technologies being considered for interstellar missions, such as traveling at a significant fraction of the speed of light, putting crewmembers in suspended animation, or creating giant self-contained generation ships of colonists who will not return to Earth.     

嫦娥四号着陆器月面定时定点着陆轨道控制策略设计与实施

嫦娥四号着陆器的着陆区范围仅为嫦娥三号着陆区范围的5%。为满足在月球背面狭窄着陆区的高精度着陆需求,在嫦娥三号单层迭代的轨道控制策略基础上,提出了一种基于双层迭代的高精度定时定点月面软着陆轨道控制策略,以环月轨道倾角和环月半长轴为设计变量,设计了多发射窗口的定时定点着陆的标称轨道;再通过在近月制动及后续环月轨道控制中引入面外修正速度增量,逐次缩小轨道控制残差,解决了着陆区范围缩小带来的动力下降初始点的位置和时刻精确瞄准的需求。在轨着陆任务完成时,着陆器在动力下降初始点的落点经度预报偏差优于0.1°,落点时刻预报偏差小于1min,表明该轨道控制策略满足任务要求。     

现场记录:着陆场的最后准备

10月17日,航天员费俊龙和聂海胜走出神舟六号返回舱瞬间的镜头被定格成了一种语言——神舟六号载人飞行获得圆满成功,中国载人航天飞行成功地向前跨出了一大步。在夺取最后胜利的前夕,航天人在主着陆场发起了最后的总攻。搜救行动分空地两队参加主着陆场回收任务的航天科技集团     

火星着陆器扶正展开动力学研究

火星着陆技术是实现对火星探测的关键技术。文章通过对四面体着陆器展开过程进行深入研究,提出了一种应用于四面体火星着陆器扶正展开的方法,并对该方法进行了详细的分析和计算;通过火星着陆器扶正展开动力学的分析,提出了扶正展开系统的动作策略,对实现扶正展开的姿态确认进行了分析和设计;基于Hamilton法建立了扶正展开着陆器的动力学模型,对多姿态下扶正展开执行器的动力学特性进行了分析,获得了扶正及展开过程中的力矩特性,从而可以对翻转动作进行定量的分析,实现翻转能量的最小化。该研究对于火星着陆器的设计具有参考意义。     

月球探测器着陆冲击试验及关键技术研究

中国正在开展月球探测活动,下一步将发射月球着陆器并实现月面软着陆。为确保着陆器在月面着陆时的稳定性和可靠性,发射前需在地球表面进行着陆冲击试验。对会影响月球着陆器着陆性能的月貌和月壤进行了详细的叙述,以便在试验过程中进行相应环境特征的模拟。用图表详尽阐述了三种月球重力场模拟器的原理和装置,并对各自的优缺点进行了评述。根据试验模型的不同,将月球着陆器着陆冲击试验分为原尺寸试验（模拟的月球重力场下）和1/6模型试验（地球重力场下）两类,分别介绍了两类模型的结构以及试验模型与着陆器原型机之间缩放关系。分别给出了原尺寸试验和1/6模型试验的试验平台和试验步骤,以及初始试验参数的给定方法。根据试验研究的需要以及月球探测器在月球表面着陆时的真实情况,给出了在地球上进行着陆模式模拟的方法。研究表明两种试验结果之间有良好的一致性,但是这两种试验的花费很高,且对试验场地有较高的要求。再者,由于在试验中对月壤没有太好的模拟方法,试验数据与真实着陆时数据存在一定差异。     

Precise modelling of solar and thermal accelerations on Rosetta

This paper presents an analytical approach for the high-fidelity model of the accelerations induced by the Solar Radiation Pressure (SRP) and the Thermal Recoil Pressure (TRP) on ESA’s Rosetta spacecraft. The relevant gravitational forces that are induced by planets, moons, and asteroids can readily be incorporated for predicting interplanetary trajectories. However, there are additional perturbation forces that cause residual errors in the orbit determination process. These are the so-called “small forces”, which are mainly induced by the SRP and TRP effects and are often not modelled adequately or not completely. In the case of deep-space missions, the spacecraft travels a wide range of distances relative to the Sun. This makes the spacecraft exposed to a wide range of solar fluxes and surface temperatures. This paper establishes a high-fidelity acceleration model, which enables more precise orbit predictions for interplanetary spacecraft. The application of the model is demonstrated and validated using the orbit determination data and in-flight temperature data of the Rosetta spacecraft.     

月球探测器着陆性能若干影响因素分析

软着陆缓冲装置是月球探测器的核心组成,对其着陆过程进行动力学分析 是着陆器设计的重要环节。论文以四腿悬架式着陆器为研究对象,首先在综合考虑月面非线 性变形、反推火箭残余应力、姿态控制力等基础上建立了探测器倾斜月面着陆过程动力学方 程。其次,研究了月面摩擦系数、月面着陆倾斜角度、反推火箭残余应力、着陆速度对探测 器着陆性能的影响。结果表明探测器着陆稳定性能伴随着月球表面土壤摩擦系数、月面倾斜 角度、着陆速度的升高而急速降低;探测器反推火箭残余应力虽能较大地减缓月面对着 陆器的冲击,但过大却容易导致探测器在月面反弹甚至翻滚。
     

Configuration of the Chang'e 4 Lander and Rover Released

正The Chang’e 4 lunar probe is planned to be launched this December from the Xichang Satellite Launch Center. It will be the first ever attempt of a soft landing and roving on the far side of the moon. The configuration of the Chang’e 4 lander and rover was unveiled at a ceremony for a naming contest of the rover held on August 15 in Beijing. The official name will be announced in October.     

载人月面着陆与上升飞行器辐射环境适应性研究

载人月面着陆与上升飞行器是在载人月球探测任务中用于月球轨道与月面之间人员、货物往返的运输工具。针对载人月面着陆与上升飞行器全寿命周期内的辐射环境进行了分析,对近地轨道、地月转移及环月轨道的辐射环境中的高能带电粒子能谱进行了对比,对其辐射环境适应性进行了评估,提出了针对性的辐射防护建议,供月面着陆与上升飞行器设计参考。     

月球探测器软着陆机构着陆腿模型与仿真分析

给出了着陆动力学分析的数学模型,并在分析铝蜂窝材料缓冲特性的基础上,建立了 铝蜂窝缓冲器模型,将其应用于软着陆机构单条着陆腿冲击仿真。仿真结果表明,该模型在 缓冲行程、能量吸收及缓冲后加速度响应峰值等方面与试验结果基本一致。为软着陆机构着 陆冲击动力学分析时铝蜂窝建模提供参考。     

月面探测器喷气除尘系统设计及试验研究

月球表面广泛分布着尘埃颗粒,月面探测器设计过程中需要考虑月尘的影响作用。文章提出了一套利用探测器推进系统剩余气体实现探测器器表除尘的方案,分析了喷嘴内气流的引射特性,并开展了除尘系统的原理验证试验。结果表明,喷气除尘系统构造简单、方案可行、除尘效果明显,具有较好的应用前景。     

Missions to the outer solar system and beyond

A report on the second IAA symposium on realistic near-term advanced scientific space missions, held in Aosta, Italy, 29 June-1 July 1998. Though some might find the idea of interstellar travel far-fetched, the question it raises of the need for a space-based infra-structure and economy is pertinent to a growing number of today's activities.     

太阳系小天体表面环境综述

地面和空间望远镜观测,特别是最近30多年来的历次深空探测任务极大提高了我们对太阳系小天体的认识。现已知小天体表面具有复杂多样的形貌特征,这些特征与其历史上所经历过的地质演变有密切关系,亦可为理解早期太阳系的动力学环境提供重要信息。文章首先简要介绍了通过天文观测数据反演小行星形貌信息的基本原理和方法;然后基于已实施的深空探测任务获取的数据资料,回顾和总结了433 Eros、25143 Itokawa、4179 Toutatis、162173 Ryugu、101955 Bennu及486958 2014 MU69这6颗小行星的表面环境和物理性质,其中着重介绍了对这几颗小行星的形状、表面碎石形态和分布、撞击坑形貌和分布、表面坡度、沟槽和山脊等线性结构以及表壤运动痕迹等的认识,以及如何根据这些信息推测各小行星的形成历史;最后简要介绍了目前认为可能影响小行星表面形貌的几种机制,以期为我国即将开展的小天体深空探测任务提供借鉴。     

美两个探月器将为月球基地选址并撞击月球

继日本、中国和印度2007～2008年相继发射月球探测卫星之后．美国航空航天局（NASA）又在2009年6月18日一举发射两个月球探测器．其中一个要对月球进行猛烈撞击。这将使全球月球探测活动愈演愈烈。