基于火卫二视线测量的火星接近段自主导航算法

针对火星接近段导航通信时延大、存在通信盲区、自主导航可用观测信息有限等问题,提出了一种基于一组火卫二相对探测器视线矢量测量的天文自主导航算法,每个导航周期测量一组火卫二视线矢量可得到其中某一时刻探测器的完整轨道信息的估计值,该方法不依赖于轨道渐近线方向等先验信息。考虑到存在火卫二和火星在同一视场的情形,此时结合火星中心视线矢量方向以及火卫二的星历信息可估计出精度较高的探测器轨道半径,作为第一种方法的补充观测量,提高导航精度。最后给出仿真校验,验证了该方法的导航精度和可行性,表明该方案能够满足未来火星探测接近段自主导航需求。     

太空新航线

<正>日拟实施火星卫星采样回送任务日本宇宙探索局近日称,计划2021年度向火星一颗卫星发射无人探测器,采集沙子和冰等样品并送回地球。该局表示若该计划能顺利实施,将有望首次从火星卫星上带回样本,帮助专家详细研究其成分,推测火星的形成历史。探测对象目前设想为火卫一或火卫二,预计整个探测任务最长将持续7年时间。日本宇宙探索局认为,在漫长的历史中,火星卫星表面积累了源自火星或火星大气的大量物质,分     

我国首次火星探测任务

我国首次火星探测任务于2016年立项实施。综合介绍了国际火星探测的历史和现状,我国首次火星探测任务的工程目标和科学目标、总体技术方案、关键技术难点、预期创新成果。我国首次火星探测任务将通过一次发射,实现火星环绕和着陆巡视,对火星开展全球性普查和局部的精细探测,推进火星地形地貌与地质构造、土壤特征与水冰分布、表明物质组成、大气电离层和气候环境、物理场与内部构造等方面的研究。实现火星探测任务目标,针对火星探测面临的各种特殊环境,需突破长期自主管理与控制等8类关键技术,取得的一系列创新成果,将为我国建立独立自主的深空探测基础工程体系,掌握深空探测基础共性技术,形成开展深空探测的基础工程能力。     

萤火一号火星探测计划的科学目标

与其他行星相比火星是与地球最为相似, 也是最有可能在其上发现地球以外生命现象的一颗行星, 因此特别受到人类的关注. 近年来, 有国家已经发射了火星探测器, 并启动了载人火星探测研究计划. 中国是世界上第五个具备自主发射人造卫星的国家, 也是世界上第三个具备自主开展载人航天活动的国家. 但是中国在深空探测领域才刚刚起步. 2007年中俄两国签署了联合探测火星计划, 俄罗斯负责将中国研制的一颗微小卫星------萤火一号发送至火星轨道. 萤火一号将开展自主探测, 并与俄罗斯的火卫一探测器开展联合探测. 本文综述了萤火一号任务提出的科学背景及科学目标, 简要介绍了为实现科学目标配置的有效载荷, 以及入轨后的主要探测任务, 并对其科学探测结果进行了初步的展望.      

追踪火卫一行动

俄罗斯曾于2009年初宣布，最早将在2009年10月向火星的卫星（简称“火卫”）福波斯发射“福波斯一土壤”飞船，飞船将登陆福波斯，并提取这颗火卫的一些表面样本带回地球。这引起了国际天文学界的广泛关注，天文学家称“福波斯一土壤”计划是有史以来“最大胆的无人太空探测计划之一”。     

火星土壤物理力学特性分析

火星土壤既是火星表面探测活动的主要探测对象,也是表面探测器设计中需考虑的重要因素之一。火壤的物理力学特性将直接影响着陆器着陆缓冲系统、火星车移动系统等的设计。此外,在着陆器和火星车等表面探测器的地面研制过程中,需要研制模拟火壤,形成模拟的火星表面环境,开展相关的着陆器着陆缓冲性能、火星车移动性能等验证试验。迄今为止,人类已经有多个探测器登陆火星,获取了大量的有关火壤的信息,也研制了多种模拟火壤。通过对已有火壤和模拟火壤的物理力学特性分析,梳理出火壤物理力学特性的参数范围,可为我国火星探测器的研制提供参考。     

一种火星多模式组合探测任务设想

针对火星探测科学发现及任务创新需求,探索更先进的探测模式,提出了一种火星多模式组合探测任务设想。该任务设想的特点在于结合了轨道环绕、表面着陆、多点穿透和浮空探测,获取立体多层多源信息,一次任务实现深度科学探测。对火星开展多模式组合探测,不仅会开拓更加具有优势的火星探测新方式,发展新的探测能力和技术,也会加深对火星的全面了解,提高探测活动的综合效果。多模式探测设想不仅适用于火星,对金星、土星等地外天体探测也有很好的支撑作用。     

火星信道衰落特性对通信链路预算的影响

对火星星体段的信道衰落特性进行研究.通过对近火段自然环境因素的分析,提取影响火星通信性能的因素,重点分析火星的大气、云雾、沙尘对通信信道的衰落作用机理;并以NASA实际火星探测任务为例,针对以上衰落因素对UHF,S,X和Ka频段下的通信链路影响情况进行仿真;结合实际探测数据对地球通信链路预算模型进行修正,提出一种适用于火星通信链路预算的模型;明确火星大气衰落、云雾衰落、沙尘衰落的取值范围.研究结果可作为火星及其他深空探测任务的通信系统设计与链路复核复算的参考.      

用于火星表面生命信息探测的激光拉曼技术进展

生命信息探测一直是深空探测中重要的一个部分。简要介绍了拉曼光谱技术探测有机物的优势和火星生命信息探测进展,以及常见的火星生命信息探测技术;重点概述了国内外用于火星有机物和生命信息探测的激光拉曼光谱技术的进展,分析总结了火星表面有机物质探测技术的发展趋势;最后简要概述了拉曼光谱技术在火星探测领域的发展前景。     

火星摄影师 ——祝融号火星车巡视探测拍摄纪实

正1引言天问一号火星探测任务的工程目标已经圆满实现,祝融号火星车正在这颗红色星球的表面开展巡视探测,已经传回大量图片和其他科学探测数据。利用火星车拍摄的图片,既可以开展火星表面地形地貌研究,也可以用于确定火星车探测的目标,规划火星车行驶的路线,还可以为工程留下重要的图片、视频资料。为了精心设计拍摄这些图片时的构图,以及选择相机的曝光参数,火星车的地面操作控制人员被培养成了火星摄影师。     

Mars Phobos and Deimos Survey (M-PADS) – A martian Moons orbiter and Phobos lander

We describe a Mars ‘Micro Mission’ for detailed study of the martian satellites Phobos and Deimos. The mission involves two ∼330 kg spacecraft equipped with solar electric propulsion to reach Mars orbit. The two spacecraft are stacked for launch: an orbiter for remote investigation of the moons and in situ studies of their environment in Mars orbit, and another carrying a lander for in situ measurements on the surface of Phobos (or alternatively Deimos). Phobos and Deimos remain only partially studied, and Deimos less well than Phobos. Mars has almost always been the primary mission objective, while the more dedicated Phobos project (1988–89) failed to realise its full potential. Many questions remain concerning the moons’ origins, evolution, physical nature and composition. Current missions, such as Mars Express, are extending our knowledge of Phobos in some areas but largely neglect Deimos. The objectives of M-PADS focus on: origins and evolution, interactions with Mars, volatiles and interiors, surface features, and differences. The consequent measurement requirements imply both landed and remote sensing payloads. M-PADS is expected to accommodate a 60 kg orbital payload and a 16 kg lander payload. M-PADS resulted from a BNSC-funded study carried out in 2003 to define candidate Mars Micro Mission concepts for ESA’s Aurora programme.     

火星生命探测中一种潜在的生物标志物磷酸盐

地外生命探索是国际上广泛关注的深空探测重要目标之一.中国第一个火星探测器天问一号成功发射,开启了对火星表面形貌、生命迹象等进行科学探索的旅程.作为太阳系中与地球最为相似的星球,火星带给人类无穷的遐想.火星上是否存在生命,未来人类是否可以移民火星,磷作为重要的生命元素,在生命的整个进化过程具有不可替代的作用.磷酸盐可以作为一种潜在的生命标志物,为火星生命探测提供新的思路和线索.      

中国首次火星探测任务地面应用系统

中国首次火星探测任务(HX-1)计划2020年通过一次发射实现火星环绕和着陆巡视,对火星开展全球性、综合性的环绕探测,在火星表面开展区域巡视探测。地面应用系统是首次火星探测任务工程五大系统之一,主要负责科学探测计划制定,有效载荷运行管理,探测数据的接收、处理、解译和管理,组织开展科学数据的应用和研究等任务。在分析国外类似系统和火星探测地面应用系统的特点和难点基础上,从系统的主要任务和技术指标出发,介绍了系统总体布局、分系统主要功能、组成和设计。     

火星探测发展历程与未来展望

火星作为距地球最近的类地行星之一,火星探测是继月球探测之后深空探测的最大热点。在简要总结人类火星探测历程与未来发展趋势的基础上,对未来的火星探测规划任务及其面临的主要关键技术进行了重点论述,并给出了相应启示和发展展望;结合我国深空探测能力,并对中国后续开展火星探测活动提出了相关的建议。     

Strategies for the future exploration of Mars

While the Viking mission yielded a wealth of scientific information about Mars, many intriguing new questions were raised about its chemical and physical environment. For many reasons, Mars thus continues to be an object of intense scientific interest. In addition, many scenarios for the further exploration of that planet have been advanced in recent years, and there is also keen public interest in future Mars missions. In looking ahead, one important aspect in planning a strategy for the exploration of Mars is whether or not to assume that Mars is a dead planet and also whether it is capable of supporting the growth of terrestrial organisms. Three very different mission strategies are presented here, depending upon how these assumptions are made.     

Dust ring/torus around Mars,waiting for detection by NOZOMI

Two small satellites of Mars, Phobos and Deimos, can be dust sources around Mars. Orbits of circummartian dust particles are controlled by solar radiation pressure as well as Martian oblateness. Their orbital eccentricity and inclination can be enhanced greatly by the orbital resonance. Particles from Phobos would form a thin dust ring where dust radius is dominant in 20–200μm. On the other hand, particles from Deimos would form an extended dust torus. Collisions of ring particles on Phobos and Deimos may be the most important dust source. The upper limit of dust production from this self-sustaining mechanism can be estimated from the erosion rate of Phobos. Japanese Mars mission NOZOMI (PLANET-B) could discover dust ring/torus through direct detection by MDC (Mars Dust Counter).     

火星探测接近段的光学自主导航研究

目前光学自主导航技术已成为深空探测计划中的重点研究对象. 已有研究, 多侧重于光学自主导航技术在深空探测巡航段或是对小行星探测接近段中的应用, 而关于大行星探测接近段光学自主导航技术的研究比较少. 结合中国即将开展的火星探测计划, 研究了探测器在火星探测接近段中利用火星进行光学自主导航的整个过程, 提出了适用于接近段的动力学模型、光学观测模型及自主导航滤波算法. 通过对自主导航系统的可观测性分析, 证明了仅利用火星光学信息进行自主导航的可行性. 仿真计算结果表明, 在接近段, 整个光学自主导航的持续时间约为40h. 在自主导航的最后5h内, 滤波结果稳定, 探测器的总体位置误差在40km以内, 速度误差在0.25m·s-1以内. 计算结果的精度满足实际任务需求, 对中国火星探测计划具有直接的参考价值.      

Rapid impactor sample return (RISR) mission scenario

Due to the long lead time and great expense of traditional sample return mission plans to Mars or other astronomical bodies, there is a need for a new and innovative way to return materials, potentially at a lower cost. The Rapid Impactor Sample Return (RISR) mission is one such proposal. The general mission scenario involves a single pass of Mars, a Martian moon or an asteroid at high speeds (7 km/s), with the sample return vehicle skimming just 1 or 2 m above a high point (such as a top ridge on Olympus Mons on Mars) and releasing an impactor. The impactor strikes the ground, throwing up debris. The debris with roughly the same forward velocity will be captured by the sample return vehicle and returned to Earth. There is no delay or orbit in the vicinity of Mars or the asteroid: RISR is a one-pass mission. This paper discusses some of the details of the proposal. Calculations are presented that address the question of how much material can be recovered with this technique. There are concerns about the effect of Mars tenuous atmosphere. However, it will be noted that such issues do not occur for RISR style missions to Phobos, Deimos, or asteroids and Near Earth Objects (NEOs). Recent test results in the missile defense community (IFTs 6–8 in 2001, 2002) have scored direct hits at better than 1 m accuracy with closing velocities of 7.6 km/s, giving the belief that accuracy and sensing issues are developed to a point that the RISR mission scenario is feasible.