关注与地球相似的星球——火星探测漫谈

飞往火星是人类多年的愿望。经过几十年努力,人类对火星有了初步的了解。进入21世纪,各航天大国都制定了新的火星探测计划,又一次掀起了火星探测热潮。目前,俄罗斯、美国和欧空局正在协商合作,并计划在2014～2015年实现载人火星登陆     

火星-500试验任务

<正>由俄罗斯组织,多国参与的模拟火星载人航天飞行地面试验项目MARS500第三阶段已于2010年6月3日开始。中国志愿者王跃和来自俄罗斯、法国等国家的共6名志愿者进入位于莫斯科郊外的全封闭试验舱,开始了为期520天的模拟体验太空旅行及环绕火星的有趣生活。试验共分3个阶段:前250天从地球飞往火星的虚拟飞行,30天火星地表停留,240天返程,总共持续520天。由于从飞船发射、飞向火星、火星着陆到返回地球的一系列过程需要近500天时间,因此,这一项目被称为"MARS500"。试验初步确定了70余个实验项目,其主要目的是探索"人与环境"相互作用,了解长期密闭环     

载人核热火箭登陆火星方案研究

针对未来载人登陆火星任务,比较了化学推进、电推进及核推进的优缺点,指出核热推进是未来载人登陆火星的首选。简述了美国和俄罗斯在核热推进的研究进展,指出核热/发电双模式是未来载人登火的发展趋势。提出我国近地轨道5次对接、人货分离载人登陆火星构想。在此基础上,设计了单台推力15 t,比冲940 s载人核热发动机并提出我国核热火箭2016—2035年发展研究规划。     

火星模拟试验将进入模拟登陆火星表面阶段

国际在线报道：1月21日，为期520天的“火星-500”模拟飞行试验进入第233天。当天，俄罗斯新闻社就试验进度和志愿者在试验舱内的状况举行了莫斯科-北京网络视频直播新闻发布会。     

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。     

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。     

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。     

2012年度国外航空航天十大新闻

1"好奇号"成功登陆火星美国东部时间2012年8月6日1时30分,"好奇号"(Curiosity)探测器成功在火星着陆。这个美国国家航空航天局(NASA)耗资25亿美元的旗舰探测器,将在火星开始长达2年的探测任务。而此前,探测器火星表面着陆成功率仅为30%,多数火星探测器难逃坠毁、灼伤、失踪的命运。     

美国发射“好奇”号火星漫游车

NASA（美国国家航空航天局）于美国东部时间2011年11月26日上午10点02分开始了历史性的火星之旅,利用＂阿特拉斯＂-5火箭从卡纳维拉尔角空军基地发射MSL（火星科学实验室）。MSL携带了一辆小汽车大小的＂好奇＂号火星漫游车。     

JF-12激波风洞在火星进入环境下的运行特性

火星探测是目前国际深空探测的热点,而火星着陆是火星探测的关键技术之一,火星着陆器发展中面临的一个严峻的挑战是其气动环境远远不同于地球大气的空气。然而,现阶段大多数地面试验设备都是以空气为试验气体来设计的,而不是火星大气的CO₂。本文利用高温热化学反应流动数值计算技术,对JF-12反向爆轰驱动激波风洞在火星进入环境下（主要气体成分是CO₂）的运行特性进行了计算模拟,通过调整激波管中驱动/被驱动气体的初始参数和高/低压段的截面积比,来模拟其中的波系产生、传播过程以及反射激波与接触面的相互作用机制。研究发现,相同情况下驱动CO₂的缝合激波马赫数要明显高于空气,通过减小驱动气体的声速和低压段的直径,可以在驱动CO₂时获得驻室压力稳定的试验气体。     

火星进入减速器技术综述与展望

随着火星着陆探测任务的不断推进,火星采样返回、载人登陆火星和火星基地等任务要求能将更大、更重的探测器着陆到火星表面,这就需要在火星大气进入阶段进行高效减速。基于以往成功的火星着陆探测任务,首先系统地回顾了火星进入段气动减速技术的发展历史;然后,结合火星进入过程的特点阐述了火星进入段减速设计的必要性及其面临的挑战;接着,系统地总结了充气式气动减速器、可展开式气动减速器和超声速反推减速器的系统构成和研究进展;最后,对这3种减速器技术的未来发展方向和亟待解决的关键问题进行了比较全面的分析和展望。     

火星探测器气动热环境和气动力特性的数值模拟研究

针对探测器进入火星大气过程中的高温气体非平衡效应及其气动热环境和气动力特性的精确预测问题,考虑火星大气高温混合气体的化学反应、束缚电子能激发效应、分子振动能激发效应和非平衡效应,以及不同表面催化特性和表面温度条件的影响,建立了数值模拟热化学非平衡流场的计算方法,并通过与平头圆柱试验模型和MESUR火星探测器的试验与计算数据对比分析,验证了计算方法的可行性与有效性,然后对典型火星探测器的气动热环境和气动力特性进行了数值模拟分析。研究结果表明:1)对于本文的计算状态情况,火星探测器流场中化学非平衡效应非常严重,存在一定的热力学非平衡效应;2)热力学模型、化学反应模型和表面催化特性对气动热计算有着重要影响;3)气体模型对气动力特性的预测影响较大,表面温度条件和表面催化特性对气动力系数的计算影响较小。     

载人火星探测进展及其EDL过程GNC关键技术

随着火星探测技术的不断发展和探测任务的不断推进，载人火星探测在未来将会成为火星探测的重要手段。首先，回顾了无人火星探测任务的发展历程，对比分析了部分无人火星探测器进入、下降与着陆（EDL）过程的参数。然后，结合无人火星探测、载人月球探测和载人航天再入过程，梳理了载人火星探测的特点及需求，系统地总结了前苏联/俄罗斯和美国的载人火星探测研究进展以及技术储备。接着，归纳了载人火星探测的体系构成、集结方式和主要的技术挑战。最后，概括了载人火星EDL过程面临的难题，重点阐述了EDL的导航、制导与控制（GNC）关键技术。     

火星无人机实验台发展综述及构想

火星地表崎岖、环境复杂,火星无人机由于其具有高机动性和灵活性,为火星探测提供了一种新的工作模式,是未来深空探测的重要范式。本文对比了火星与地球相关地表环境参数的差异,分析了火星无人机需要克服的困难和主要用途,阐明了火星无人机实验台的重要性;详细介绍了国内外研究机构研发火星无人机实验台的技术特点与功能优劣,总结了实验台需要具备的模拟火星环境和测量相关参数。在此基础上,提出了构建火星无人机实验台设想,给出了总体设计思想和思路,并对火星无人机气动力学实验平台的应用前景进行了展望。     

弹道靶火星探测器试验模型动态特性研究

火星探测器一般为球冠倒锥构型的钝体飞行器;对于此类飞行器,其后体流动较为复杂,存在大范围的分离与再附、激波/旋涡干扰等;相应地,其动态特性也较为复杂,是设计关键问题之一。本文针对弹道靶火星探测器试验模型,采用近似比热比方法模拟火星大气环境,在验证所开发的数值方法与软件(in-house program FLY3DMars)正确性基础上,数值研究了其俯仰动态特性随比热比γ的变化规律。结果表明:在所考察范围内,试验外形均为动稳定,比热比γ越小,压缩性增强,动导数减小,动稳定性增强。分析认为导致动稳定性随γ变化的原因是不同比热比γ条件下流场的压缩性不同,与弹道靶试验结论一致。     

NASA重返月球计划 欲建永久基地

据新华网12月5日讯，美国宇航局4日对外公布“重返月球”计划，其核心目标是在月球上建立永久基地，并以此为跳板，为人类登陆火星甚至探索更遥远的太空做准备。     

欧空局、NASA和俄罗斯重启地外火星任务

来自欧空局、NASA（美国航空航天局）、俄罗斯联邦航天局的科学主管们已经开始重启ExoMars（地外火星任务）探测器的实质性工作。最初由欧空局和NASA合作开展的地外火星任务分两步走,在2016和2018年执行2次火星任务。此次重新设计工作俄罗斯将更多地参与其中。此前由于NASA能为联合工作提供的资金不确定,ExoMars任务在2011年初曾暂停。     

俄罗斯2014年将建立火星科考站

俄罗斯将于2014年启动在火星建立15个小型科考站的项目。 目前该项目已经列入俄罗斯联邦航天计划，有关部门将于2014年投入资金，建立火星科考站工作将于投资的次年开始实施。     

火星科学实验室进入舱防热材料的发展及相关气动热试验

简要回顾了人类火星探测并成功着陆火星的历史,对火星的基本情况及进入环境进行了介绍。对火星科学实验室项目情况、飞向火星的过程及进入气动热环境进行了描述。详细介绍了火星科学实验室进入舱防热材料的发展及相关气动热试验。