国外木星系环绕飞行任务规划研究

调研了国外3项典型的木星系环绕任务(伽利略号、朱诺号和木星冰卫星探测器(JUICE)),归纳总结了行星借力飞行、利用天体摄动演化轨道、高精度导航、限制近木点高度以及利用飞越实现任务拓展等任务规划方法。最后,提出了我国木星系环绕探测任务规划的初步设想,即以木星和木卫二为主要探测目标,采用金星-地球-地球的地木转移借力序列,以及基于木卫二、木卫三和木卫四借力方式开展木星系探测任务规划,实现飞掠、环绕和穿透多种方式的木星系探测任务。     

深空机动对运载火箭发射火星探测轨道研究

为解决长征(LM)运载火箭发射火星探测器转移轨道时，因低温入轨级最长允许滑行时间及测控限制，有效发射日期窗口亟需拓展的问题，采用主矢量理论结合序列二次规划算法(SQP)，研究了探测器深空机动(DSM)对优化运载火箭发射火星转移轨道的作用。在发射直接转移火星探测轨道算法基础上，重点研究了包含引力影响球(SOI)内近地及近火飞行段后，采用主矢量获取深空机动最优猜测初值的分析算法，通过直接使用探测器近火点目标轨道参数优化运载火箭发射轨道，研究对比不同优化目标及设计约束下深空机动的分析结果，证实深空机动对降低转移轨道总发射能量需求、拓展发射日期窗口的高效性；该算法已应用于工程设计。     

基于不同动力引力辅助模型的木星转移轨道设计

针对木星转移轨道设计中动力引力辅助模型选择问题展开了研究。首先,介绍了近心点机动和甩摆后机动2种动力引力辅助模型,给出了2种模型下最优脉冲机动速度增量的解算方法;然后,基于动力引力辅助模型,提出了包含引力辅助的行星际转移轨迹初始设计方法;最后,以木星探测任务转移轨迹设计为例,对比了不同动力引力辅助模型下探测器的燃料消耗情况。仿真结果表明:相比于甩摆后机动方式,近心点轨道机动方式更加节省燃料。基于近心点机动引力辅助模型,最终完成了金星-地球-地球引力辅助序列的木星转移轨迹初始设计,为我国未来采用引力辅助方式的深空探测任务提供了一定的参考。     

先驱者10号重获新生

从1958年10月到1973年4月,美国航宇局为了探测月球、行星际空间和外行星,共发射了11颗先驱者号探测器,其中1972和1973年发射的先驱者10号和11号对木星和土星进行了探测,是最早探测这两颗行星的太空飞行器。先驱者10号是1972年3月2日发射的。它于1973年12月3日从距木星13万公里的地方飞过,进行了所谓的飞越式探测。由于只是路过,而不是进入木星轨道,所以该探测器此后仍一直不停地向前飞行着。目前它距太阳     

日本的深空探测技术——日本遥测技术考察报告之二

1960年,美国发射的先驱者5号(Pioneer5)第一次飞出了地球的引力圈,自那以后,人类已向深空发射了十几个探测器(包括6个哈雷慧星探测器)。其中,美国在1972年发射的先驱者10号(Pioneer10)深空探测器于第二年到达木星附近进行探测,第一次测到了木星     

尤里赛斯探测器

由航天飞机发射的尤里赛斯星际探测器是ESA和NASA的联合项目,其目的是对太阳和木星进行探测,本文介绍了尤里赛斯探测器的发射过程及其主要探测任务。     

深空探测器总体技术

提出了深空探测器的总体设计要点,分析了总体设计约束,以及深空探测任务对探测器需求特点。基于技术的继承性和衔接性,提出了未来我国火星、小行星、金星以及木星等深空探测器的总体方案构想,讨论了任务目标、总体指标、构型和飞行过程等。研究对我国未来深空探测任务的方案设计有一定的参考价值。     

先驱者10号重获新生

从 1958年 10月到 1973年4月 ,美国航宇局为了探测月球、行星际空间和外行星 ,共发射了11颗先驱者号探测器 ,其中 1972和 1973年发射的先驱者 10号和11号对木星和土星进行了探测 ,是最早探测这两颗行星的太空飞行器。先驱者 10号是 1972年 3月2日发射的。它于 1973年 12月 3日从距木星 13万公里的地方飞过 ,进行了所谓的飞越式探测。由于只是路过 ,而不是进入木星轨道 ,所以该探测器此后仍一直不停地向前飞行着。目前它距太阳约 10 9.2亿公里 ,是日地间距离的近 74倍。尽管已离家非常遥远 ,而且“年事已高”,但该探测器仍一直在向我们提供着…     

深空1号飞越一颗小行星

美国航宇局的深空１号探测器７月２８日从一颗小行星旁边飞过，从而完成了它的所有飞行目标。但由于可见光相机位置不当，飞越过程中没有拍到该小行星的可见光照片。不过红外成像装置还是拍摄到了一些照片。这次迄今为止离天体最近的飞越探测能得以实现，星上自主导航系统可以说功不可没。除可见光相机问题外，从遥测数据及姿态机动造成的无线电信号多普勒频移来看，这次飞越基本上是按要求进行的。星上的等离子体探测器及其它仪器有可能还获得了其它一些有价值的数据。深空１号是美国航宇局喷推实验室的一项计划，旨在验证未来行星际探测所…     

“中国嫦娥”千万里我追寻着你(上)——嫦娥二号卫星留在星际间靓丽轨迹回眸

此刻,在遥远的星际空间,嫦娥二号正奋力向前翱翔.作为我国第二颗月球探测器,嫦娥二号卫星在圆满完成既定任务的同时,取得了大量的科学和技术试验验证成果,突破了一批核心和关键技术,开创了我国深空探测任务新模式,系统性推进了相关领域的技术发展,成为具有国际水准与特色的深空多目标、多任务探测器和我国第一个行星际探测器,中国也成为国际上第三个飞入拉格朗日点、第四个开展小行星探测的国家,完成了我国深空探测创造性的跨越,将中国深空探测的臂膀伸向了遥远的星际空间.     

求解中途飞越燃料最优转移轨道的同伦方法

提出一种新的同伦方法,用于求解深空探测中对其他天体进行中途飞越的小推力燃料最优转移轨道,克服由于其存在内点约束及不连续Bang-Bang控制所导致的数值优化方法的求解困难。该同伦方法将同伦参数同时嵌入到性能指标和内点约束方程中,将容易求解的无内点约束且控制量连续变化的最优控制问题作为初始问题,求解一系列同伦参数递增所对应的同伦迭代子问题,直到得到原问题的解。该方法能够有效地解决中途飞越所导致的优化变量增加、求解难度增大等难题,能够快速、稳定地求解考虑中途飞越的小推力燃料最优转移轨道。最后,以地球到火星交会并中途飞越小行星和地球到木星交会并中途飞越火星两个任务为例进行数值仿真验证该同伦方法在求解中途飞越的燃料最优问题中的有效性和优越性。     

太阳系边际探测飞行任务规划

针对太阳系边际探测任务,开展了星际多目标飞越的任务规划,采用小推力混合优化设计方法完成了基于借力飞行及电推进技术的行星际转移轨道联合优化设计,对比研究了面向日球层鼻尖和尾部探测的星际多目标探测飞行方案。研究表明,探测器在2024-2025年发射,可飞抵日球层鼻尖区域,在2027-2030年发射可飞抵日球层尾部区域,并可在2049年1月1日前飞离日心100 AU,实现太阳系边际空间的科学探测。其中日球层鼻尖探测任务探测器飞抵100 AU的位置位于鼻尖中心区域,可与旅行者1号、2号探测器形成有效互补。文章所用任务规划方法,可为太阳系边际探测的自主任务规划技术提供基础,相关研究成果能够为未来中国首次太阳系边际探测任务的实施提供有价值的参考。     

深空探测任务中飞控模拟器工作模式研究

<正>深空探测是当前和未来航天领域的发展重点之一,我国在近年的深空探测活动中已取得了重大突破,后续还将实施小行星探测、木星探测和太阳边际探测等一系列深空探测任务。深空探测任务中因为探测器距离地球遥远,通信时延长且测定轨难度大,因此使得地面飞行控制异常复杂且困难重重。地面飞控中心为确保每一次任务的成功,必须要在地面进行充分的验证,而在验证过程中,使用飞控模拟器是常见且重要的手段之一。     

嫦娥二号的足迹

嫦娥二号从嫦娥一期工程的备份星到二期工程的先导星,从“替补”变“先锋”,从月球探测器到太阳系探测器,从距离地球38万千米外的月球,到150万千米远的日一地拉格朗日L2点,从700万千米外的小行星,到5000万千米的遥远深空,不到三年时间,嫦娥二号多次完成了华丽的转身。此刻,在遥远的星际空间,嫦娥二号正奋力向前翱翔,将中国深空探测的臂膀伸向了遥远的星际空间。     

火星探测器全任务期空间环境特征与防护要点

火星探测器任务期间依次经历近地环境、行星际环境和火星环境。文章分析了火星探测器从地球发射、地-火转移、火星环绕、直至着陆火星表面并进行巡视探测的任务全过程中的空间环境特征,并对比了火星探测器与地球卫星等面临的空间环境差异;结合火星探测器的任务特点,分析了探测器在不同任务阶段经历的电离总剂量、单粒子、内带电、太阳辐射、真空、火星大气与火星尘等空间环境剖面,提出了火星探测器的空间环境防护设计要点。     

隼鸟-2小行星探测任务

<正>2014年12月3日,日本宇航探索局(JAXA)的隼鸟-2(Hayabusa-2)小行星探测器由H-2A运载火箭从种子岛宇宙中心发射升空,飞往1999JU3目标小行星。隼鸟-2探测器是2003年发射的隼鸟小行星采样返回任务的继承者,预计于2018年中与1999JU3小行星相遇并进行探测,2020年12月携带样本返回地球。小行星探测是日本深空探测的重点,已提出的小行星系     

载人火星探测任务构架及其航天运输系统研究

随着人类社会和深空探测技术的不断发展,火星探测变得越来越有吸引力.从1960年苏联发射世界上第一个无人火星探测器至今,人类已发射无人火星探测器47次,对火星进行了详细的考察.载人火星探测在探索地外生命、星际移民、推动科技发展、提升国家地位和促进人类社会进步等方面具有重要意义.航天运输系统技术是载人火星探测任务实施的基础...     

载人小行星探测的任务特点与实施途径探讨

介绍了载人小行星探测的发展现状,对目前美国基于"猎户座"飞船的载人小行星探测的概要方案进行了描述,包括探测器系统组成、运载火箭和飞行方案等内容。从速度增量、目标星引力等方面,分析了载人小行星探测的任务特点,并与载人火星探测、载人月球探测以及无人小行星探测的任务特点进行了比较。给出了载人小行星探测的实施途径建议,包括目标星选择、载人飞船系统设计等。讨论了其所涉及的推进、星际飞行安全保障、小行星表面行走等关键技术。研究结果可为我国开展载人深空探测提供参考。     

电推进在深空探测主推进中的应用及发展趋势

随着太阳能电池阵列电功率的不断增长,高比冲电推进在深空探测主推进任务中的应用成为现实,且有明显增加趋势。在我国实施两次月球探测任务之后,深空探测将成为我国航天领域的重要组成部分。从20世纪90年代末开始,美国、日本和欧洲相继发射了四个由电推进执行主推进的深空探测器-深空一号探测器、隼鸟号小行星探测器、智慧一号月球探测器和黎明号小行星探测器,极大地提升了深空进入能力,且获得了很多科学数据。本文分析深空探测主推进对电推进的需求,对电推进在深空探测主推进任务中的应用现状进行综述,分析关键技术和发展趋势,为我国深空探测推进技术发展提供参考。     

未来的深空探测与空间环境模拟

文章介绍了国内外有代表性的深空探测计划的内容、特点和意义,包括:欧空局的Exo Mars火星车、美国"2020火星车"以及中国的2020火星探测计划;金星着陆探测进展情况;欧空局木星系统探测计划"木星冰月亮探索者(JUICE)"和美国的"木卫二飞越任务(Europa Clipper)";"蜻蜓号(Dragonfly)"土卫六探测项目;美国的"彗星天体生物学探索取样返回(CAESAR)"项目;月球探测计划等。还分析了未来深空探测对空间环境模拟的具体要求,空间环境模拟对推动深空探测发展的重要意义;提出了对我国未来开展空间环境模拟试验的建议。