轻质化高性能中室压推进系统助力天问一号实现首次火星探测任务

正天问一号首次火星探测任务通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡视三项工作目标,开展火星全球性、综合性的环绕探测,以及在火星表面开展区域性的巡视探测。这是一次中国航天史上深空探测的重要里程碑。本次任务的火星探测器系统由环绕探测器和着陆巡视器组成。环绕探测器只在火星的轨道上飞行,相当于火星的卫星。着陆巡视器则真正进入到火星的大气层,并在火星表面着陆。中室压推进系统是着陆巡视器的动力减速装置(图1)。     

火星探测器“进入、下降、着陆”过程的供配电方案综述

对国外成功着陆火星的"火星探路者"(MPF)、"火星探测巡视器"(MER)、凤凰号(Phoenix)和"火星科学实验室"(MSL)的供配电技术进行总结;着重分析探测器在"进入、下降、着陆"(EDL)过程中对电源的电池容量、放电电流、工作时间、环境温度及储存时间等方面的要求及解决方案;提出了火星探测器EDL过程中供配电设计在电池类型、器间供电接口、比能量、放电倍率、能量裕度和寿命方面要注意的重点。     

好奇心号巡视器及其特点分析

"火星科学实验室"(Mars Science Laboratory,MSL)是NASA于2011年11月26日发射的火星探测器,其上的好奇心号(Curiosity)巡视器已经于2012年8月6日着陆火星;其主要科学目标包括研究火星存在生命的可能性、火星气候特征、火星地质过程,并为将来的载人着陆作准备;经过多次论证,其着陆区为盖尔撞击坑(Gale Crater)。与过去的火星巡视器相比,它携带了更加先进的科学仪器,能够精确分析采集样品的化学成分、光谱特征等;在科学工作小组的指导下,其运行模式包括行走、勘查、接近目标、接触目标与样品分析;通过上述工作,"火星科学实验室"将对火星生命及可居住性进行全面探测。     

面向火星表面巡视探测的热惯量反演模型及试验验证

基于火星表面土壤温度的昼夜周期性变化特性,建立了一种面向火星表面巡视探测的热惯量反演模型,可根据表层不同深度的热电偶测温数据计算被测区域的热惯量,实现表面巡视探测过程中的热惯量在线反演。为验证模型正确性,在地面建立了火星表面热特性试验测试系统,通过对比被测模拟火星土壤的热惯量实际值与模型计算值,验证热惯量反演模型的精度。结果表明,与试验模拟火星土壤的热惯量数值相比,该模型对热惯量的反演误差小于6%,为在线反演火星表面不同土壤地形的热惯量,辅助识别地形可通过性提供了一种可行方法。     

火星探测出舱机构的识别定位与坡度测量

为实现火星探测两器分离过程中出舱机构的坡度测量,提出一种基于立体视觉技术的出舱机构识别定位与坡度测量方法。首先,采用特征匹配的方法对场景中的出舱机构进行识别定位。针对巡视器导航相机成像视角变化以及出舱机构倾角变化导致图像产生几何形变,火星表面光照因素的影响以及巡视器硬件的计算能力,并结合出舱机构自身特点,提出一种区域特征与Blob特征相融合的识别定位方法。采用加速鲁棒性特征（SURF）算法检测图像中的局部不变特征,并用最大稳定极值区域（MSER）算法检测图像最稳定极值区域,两种特征相融合之后构造SURF描述算子并进行特征匹配。同时,采用M估计抽样一致性（MSAC）算法计算对应点变换矩阵,实现出舱机构在场景中的初步定位。然后,通过对出舱机构上人工标志的精确定位以及三维重建,并采用主成分分析法进行平面拟合,实现出舱机构的坡度测量。试验结果表明,该方法对成像视角变化以及光照变化具有鲁棒性,提取的有效特征数以及计算时间均优于尺度不变特征变换（SIFT）算法,基本满足火星探测中出舱机构坡度测量要求。     

火星表面辐射环境分析

火星表面没有全球性磁场保护,存在较强的辐射环境。文章基于Mars-GRAM模型和MCD模型的火星大气数据、"海盗号"(Viking Lander 1/2)及"探路者号"(Pathfinder)等测量得到的火星土壤数据、银河宇宙射线环境(CREME 96模型)以及太阳宇宙射线环境(1989年10月太阳事件),采用基于GEANT4的粒子输运方法,分析得到了火星表面辐射环境;并与"好奇号"火星车辐射评价探测器(Radiation Assessment Detector,RAD)实测值进行了比较。结果显示:次级伽马光子和中子通量分析值与实测值偏差不超过50%,辐射剂量分析值与实测值偏差不超过5%。火星表面辐射环境可用于分析航天员在不同位置处遭遇的人体剂量,作为载人火星任务着陆点数据参考。     

地面力学在火星壤力学参数估计研究中的 进展与展望

掌握火星土壤的力学参数是保障火星车顺利完成巡视探测的关键。通过对已成功开展的火星巡视探测任务进行汇总，探讨了复杂火星地貌对火星车移动性能的影响，分析了基于地面力学理论的火星土壤力学参数估计方法，包括：基于车轮的火星壤在轨力学参数估计方法和基于轮壤力学模型的力学参数辨识方法。最后，对未来关于地面力学在星壤力学参数评估进行了探讨。     

NASA建造其下一代火星巡视器任务

正2017年11月28日,据NASA网站报道,再过几年,NASA最新的巡视器将飞往火星。目前,"火星2020"巡视器正在由NASA喷气推进实验室(JPL)开发,巡航级和下降级将由JPL的航天器总装厂进行组装。"火星2020"任务将利用下一代科学和着陆技术收集岩石样品,以便将来的任务可将样品返回地球。"火星2020"巡视器很像"好奇号"巡视器,但是其携带7个新的科学仪器,重新设计的轮子具有更好的自主性。     

“天问”一号火星探测器降落伞研制回顾

正2021年5月15日,我国第一个火星探测器"天问"一号终于踏上了着陆火星的征程,01时许,"天问"一号由停泊轨道转入火星进入轨道。3h后,环绕器与着陆巡视器分离,着陆巡视器独自奔赴火星。又3h后,着陆巡视器进入火星大气,开始气动减速。4min后,火星降落伞弹出,充气展开,开始伞系减速,又4min后,降落伞完成减速使命,与着陆平台分离,着陆平台进入动力减速阶段。1min后,着陆平台平稳着陆在火星表面。作为气动减速的主要装置,降落伞不辱使命,表现完美。"天问" 一号所用的降落伞由北京空间机电研究所研制。     

日本火星卫星探测(MMX)任务及其有效载荷

正2018年10月30日,据亚洲航天技术网报道,JAXA公布火星卫星探测(MMX)任务将要携带的科学仪器。MMX任务将聚焦于火星的卫星。探测器本身将对两颗卫星进行近距离遥感探测和原位探测,并将利用法国航天局(CNES)和德国航天局(DLR)开发的巡视器从其中一颗卫星上采集样品带回地球。MMX的细节还没有公布,但除了在火星巡视器上与欧洲合作外,NASA也已经选定了一种仪器搭载在     

关于互斥方案决策问题的研究

互斥方案决策时，运用净现值和内部收益率指标，经常遇到结论相矛盾的情况，本文主要应用方案重复法和投资增额评价法解决这一问题。     

大气环境监测卫星星载激光雷达二氧化碳遥感反演方法及精度验证

目前卫星被动遥感二氧化碳存在空间覆盖不足、时空分辨率不够、地球两极和夜间缺少数据等问题，对二氧化碳的源汇研究带来很大的不确定度，同时也制约着利用卫星遥感温室气体探究全球变化。2022年4月我国发射了全球首颗搭载主动激光雷达探测二氧化碳的卫星-大气环境卫星。其上搭载了的气溶胶和碳探测激光雷达(ACDL)，利用1 572 nm的两束激光，可以反演干空气中加权平均的二氧化碳柱浓度。初步与香河站(全球碳柱总量观测网)站点比对的平均偏差为0.48 ppm，Sodankyla(全球碳柱总量观测网)站点的比对的平均偏差为0.8 ppm，精度超过被动遥感卫星。     

前苏联卫星遥感技术概况及其应用

该文介绍前苏联航天遥感系统的概况及其应用。     

Some new applications of the generalized problem of two fixed centers

A generalized problem of two fixed centers and its limiting version is considered. New possible applications of this problem are obtained. Using a symmetric version of the problem, the external field of gravitation is approximated. The limiting version approximates the inner field.     

Statistical investigation of Heliospheric conditions resulting in magnetic storms: 2

This work is a continuation of investigation [1] of the behavior of the solar wind’s and interplanetary magnetic field’s parameters near the onset of geomagnetic storms for various types of solar wind streams. The data of the OMNI base for the 1976–2000 period are used in the analysis. The types of solar wind streams were determined, and the times of beginning (onsets) of magnetic storms were distributed in solar wind types as follows: CIR (121 storms), Sheath (22 storms), MC (113 storms), and “uncertain type” (367 storms). The growth of variations (hourly standard deviations) of the density and IMF magnitude was observed 5–10 hours before the onset only in the Sheath. For the CIR-, Sheath-and MC-induced storms the dependence between the minimum of the IMF B _z-component and the minimum of the D _st -index, as well as the dependence between the electric field E _y of solar wind and the minimum of the D _st -index are steeper than those for the “uncertain” solar wind type. The steepest D _st vs. B _z dependence is observed in the Sheath, and the steepest D _st vs. E _y dependence is observed in the MC.     

Studies of substorm on March 12, 1991: 2. Auroral electrons. Acceleration,injection, and dynamics

In the first part of this study of the substorm of March 12, 1991, the space-time structure of substrorm disturbance and dynamics of auroral ions were considered. This second part presents an analysis of measurements of auroral electrons onboard the CRRES satellite. It is demonstrated that enhancements of the electron flux (injections) during large-scale and local dipolarizations of the magnetic field are determined by a combination of field-aligned, induction, and betatron mechanisms of acceleration with an effect of displacement of the drift shells of particles. The relative contributions of these mechanisms in relation to the energy of auroral electrons are determined.     

Dynamics of a gyrostat satellite with the vector of gyrostatic moment in the principal plane of inertia

Dynamics of a gyrostat satellite moving along a circular orbit in a central Newtonian field of force is investigated. In a particular case, when the gyrostatic moment vector lies in one of the satellite’s principal central planes of inertia, all positions of equilibrium are determined, and the conditions of their existence are analyzed. Also determined are bifurcation values of dimensionless parameters, at which the number of equilibrium positions changes. As a result of analysis of the generalized energy integral, for each equilibrium orientation the sufficient conditions of stability are derived. Evolution of the regions where the sufficient conditions of stability are valid is investigated under variation of the system’s dimensionless parameters.