深空自主飞艇探测器技术发展

介绍了美国典型自主飞艇探测器的研究现状、总体技术方案和关键支撑技术。针对我国未来的深空飞艇技术发展,提出以火星应用为重点,促进在智能自主控制、新型材料、同位素热电等关键技术领域的技术发展,并与地球临近空间飞艇技术的发展彼此借鉴等建议,可为我国未来深空探测提供参考。     

火星大气高温光谱建模与非平衡辐射热流预测

火星科学实验室成功着陆后的热环境重构数据表明,气动辐射加热在火星进入防热设计中具有不同于以往认识的重要影响,未知机制和模型不确定性等问题有待进一步研究。探测器高速进入火星大气产生极高温非平衡气动环境,造成火星气动辐射与常规CO₂红外辐射研究显著不同。针对火星大气高温光谱和辐射热流预测,首先,建立适用于火星大气的高温非平衡光谱辐射模型,获得典型高温条件CO₂光谱结构和辐射强度,与NASA和JAXA试验结果对比,结果显示符合较好。其次,依靠激波管和发射光谱测量技术,开展典型进入条件的辐射强度测量试验,数值结果、试验值和NASA试验结果相互符合较好,验证了光谱模型。最后,对探路者号进行气动辐射加热分析,完成典型进入条件下的非平衡流动和辐射特性计算,基于光线法得到光谱辐射强度沿驻点线的变化,表明高速与低速条件的气动辐射机制存在显著差异;基于有限体积法获得进入器表面辐射热流分布,结果显示辐射热流的分布及变化规律与地球再入显著不同,进入速度6 km/s以下时辐射热流随进入速度增加而减小,同时进入器锥身及肩部的辐射热流高于驻点区域。     

盘点“好奇”号火星车七大成果

美国航宇局的"好奇"号火星车自2012年8月登陆后便一直对这颗红色星球进行勘察,虽然时间不长,但已经取得了一系列引人注目的成果。这辆重达1吨的火星车的首要任务目标是确定登陆地盖尔陨坑是否曾经出现适于微生物存在的环境。现在,"好奇"号已经发现证据,正进行核实。随着这项为期两年的考察任务的继续,"好奇"号将帮助科学家进一步加深对火星的了解。以下盘点的是"好奇"号迄今为止取得的七大成果。     

LaBr3(Ce)元件破损在线监测关键核素确定及效率校准

常用的元件破损在线监测方法受外在因素影响较大,以γ能谱中关键裂变产物核素比活度进行在线定量分析是一种可靠的元件破损监测方法。针对新型LaBr₃(Ce)元件破损监测仪,设计了元件破损模拟实验,对逸出的裂变产物采用HPGe和LaBr₃(Ce)探测器进行了对比测量。通过不同冷却时间γ能谱的核素分析,确定了¹³⁵Xe,⁸⁸Kr,¹³⁸Xe,⁸⁸Rb,¹³⁸Cs等可作为LaBr₃(Ce)元件破损γ能谱监测的关键核素。同时,制备了覆盖能量范围(250～2 400)keV,含⁶⁰Co,¹³⁷Cs,¹³³Ba;²⁴¹Am,¹⁵²Eu;¹⁰⁹Cd,⁸⁸Y,⁵⁷Co及²⁴Na的4组放射性标准溶液,在建立的效率校准系统上,校准了LaBr₃(Ce)在线监测仪的效率。在反应堆一次异常情况分析中,已校准的LaBr₃(Ce)元件破损监测仪对关键核素的现场分析结果与HPGe的取样分析结果一致,表明效率校准结果准确,校准方法可靠。     

火星着陆探测任务关键环节技术途径分析

火星进入、下降与着陆技术(entry,descent and landing,EDL)是火星着陆探测最为关键的环节。火星与地球再入返回过程相比,由于火星大气成分、物理性质与地球大气存在较大差别,且具有较大不确定性,使火星EDL过程历经时间短、状态变化快,对减速性能要求高,时序紧张。从工程实现角度分阶段开展了任务分析,识别了火星EDL环节面临的问题和挑战,提出了关键环节技术途径选择。     

新梦想 新探索

<正>不经意间,2014年悄然谢幕,2015年闪亮登场。2014岁末,国内外航天分别有件大事值得回味,一是中国长征系列运载火箭(以下简称"长征火箭")发射达到200次,二是美国新一代飞船"猎户座"发射试验成功。北京时间12月7日11时26分,中国自主研制的长征四号乙运载火箭在太原卫星发射中心将中巴地球资源卫星04星准确送入预定轨道。这是长征火箭的第200次发射。第200次发射本身不过是一次普通的发射,但长征火箭累积达到200次背后传递的信息则耐人寻味。首     

考虑失效性故障的火星探测器进入段姿态容错控制

火星进入过程中的故障和外部干扰不可避免地降低了火星进入制导和控制算法的性能。利用反步法设计了一种对转动惯量信息变化不敏感的火星进入姿态容错控制算法。首先,将虚拟控制律的微分量视作干扰量,利用自适应技术对其进行补偿,避免了传统反步法微分爆炸的缺陷。同时,控制设计过程中显式地引入了饱和函数,保证了在存在输入饱和的情况下,控制律仍然能使得探测器姿态保持稳定。最后,以“火星科学实验室”探测器为模型进行了数值仿真验证,结果表明该控制律在存在输入饱和约束、转动惯量不确定性、执行机构部分失效甚至完全失效的工况下,仍然能够完成对姿态的精准跟踪。     

月球又将迎来两次"亲吻"——美国的"月球环形山观测和感知卫星"

继2006年9月3日欧空局的斯玛特-1月球探测器成功撞击月球表面之后,2009年美国的"月球环形山观测和感知卫星"将对月球进行2次连续撞击,在月球南极寻找水冰.     

因祸得福——勇气号在火星上发现微生物宜居地

美国航宇局最近表示,勇气号火星探测器在火星表面有了一个最重大的发现:这辆火星车破损的车轮所掀开的一小片火星泥土,证明过去这里的环境可能非常适合微生物生存.     

火星磁层顶形成和变化的理论研究

考虑太阳风动压与行星电离层中的带电粒子热压及磁压之和平衡,建立了有大气（电离层）的行星磁层顶形成的理论模型,结合卫星对火星的观测数据,对子午面内向日侧火星磁层顶位形进行了数值计算和分析,研究了火星磁层顶位形及其与太阳风动压之间的变化关系．结果认为,火星磁层顶位形与地球磁层顶相似．太阳风动压越大,火星磁层顶越靠近火星;太阳风动压越弱,火星磁层顶越远离火星．根据火星内秉磁矩从古到今逐渐减小的观点,探索了大尺度磁场（内禀磁矩）对火星磁层顶的贡献作用,结果认为大尺度磁场越强,火星磁层顶越远离行星．这对于进一步研究火星磁层的长期演化以及其他行星磁层的位形变化都具有重要的意义．