火星EDL导航、制导与控制方案综述与启示

进入、下降与着陆（EDL）导航、制导与控制(GNC)对于成功着陆火星起着决定性作用。首先详细地介绍了火星EDL的技术需求与GNC面临的挑战;然后系统地总结了国外历次成功火星任务的EDL导航、制导与控制方案;接着有针对性地梳理了我国现有航天工程任务中可加以利用的技术基础;最后,在对比分析已有技术的基础上,对我国未来的火星探测工程EDL导航、制导与控制技术研发给出了初步的建议。     

一种基于天文测速的火星捕获段天地联合导航方法

为提高火星捕获段探测器的导航精度,提出一种基于天文测速的天地联合导航方法。该方法在地面无线电测距、测速的基础上,引入探测器与恒星的视向速度作为新增观测量,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对探测器状态进行估计。理论分析与仿真结果均表明,与仅依靠地面无线电导航相比,采用基于天文测速的天地联合观测导航方法能有效提高探测器的位置与速度估计精度,且导航精度的提升效果与马尔柯夫最优估计理论的预测值有较好的吻合度。当天文测速精度与地面测速精度相当时,位置估计精度较地面无线电导航提高了近一倍。     

火星等离子体环境探测

萤火一号(YH-1)探测器将对火星空间环境进行独立而深入的探测研究,探测各空间区域的等离子体特性及其对太阳风扰动的响应,以及火星离子逃逸过程,研究太阳风对火星水体损失的影响。为了实现这一目标,萤火一号搭载了等离子体探测包,包括2个离子分析器和1个电子分析器,具有较高的时间分辨率、能量分辨率,可以探测0.02～10 keV的离子、电子,同时能够对粒子的入射方向及1～44 au(1 au=9.1095×10~(-31)kg)质量范围内的离子成分进行分辨。本文阐述了萤火一号等离子体探测的科学意义,并对等离子体包的工作原理,仪器设计进行了介绍。     

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。     

Heterogeneous solid/gas chemistry of organic compounds related to comets,meteorites, Titan,and Mars: Laboratory and in lower Earth orbit experiments

To understand the evolution of organic molecules involved in extraterrestrial environments and with exobiological implications, many experimental programs in the laboratory are devoted to photochemical studies in the gaseous phase as well as in the solid state. The validity of such studies and their applications to extraterrestrial environments can be questioned as long as experiments conducted in space conditions, with the full solar spectrum, especially in the short wavelength domain, have not been implemented. The experiments that are described here will be carried out on a FOTON capsule, using the BIOPAN facility, and on the International Space Station, using the EXPOSE facility. Vented and sealed exposition cells will be used, which will allow us to study the chemical evolution in the gaseous phase as well as heterogeneous processes, such as the degradation of solid compounds and the release of gaseous fragments.     

Report of the COSPAR mars special regions colloquium

In this paper we present the findings of a COSPAR Mars Special Regions Colloquium held in Rome in 2007. We review and discuss the definition of Mars Special Regions, the physical parameters used to define Mars Special Regions, and physical features on Mars that can be interpreted as Mars Special Regions. We conclude that any region experiencing temperatures > −25 °C for a few hours a year and a water activity > 0.5 can potentially allow the replication of terrestrial microorganisms. Physical features on Mars that can be interpreted as meeting these conditions constitute a Mars Special Region. Based on current knowledge of the martian environment and the conservative nature of planetary protection, the following features constitute Mars Special regions: Gullies and bright streaks associated with them, pasted-on terrain, deep subsurface, dark streaks only on a case-by-case basis, others to be determined. The parameter definition and the associated list of physical features should be re-evaluated on a regular basis.     

深空探测器在轨推力器参数辨识方法

针对中国首次自主火星探测任务需要,结合环绕器质量特性和推进系统布局构型,分析了喷气卸载对整器角动量的影响。在分析的基础上,通过飞轮卸载前后三轴转速变化规律,计算整器角动量变化情况,并解算出每次喷气时产生的冲量及推力方向偏差;通过同组推力器作用时对各轴的扰动,解算整器质心坐标。利用在轨数据分析了天问一号探测器巡航段6次使用不同推力器的喷气卸载情况,解算的推力器方向偏差、质心坐标和地面设计值进行比对,实测推力方向偏差不超过0.6°,质心绝对偏差小于18mm,验证了计算方法的有效性和正确性,可作为后续轨控任务的点火方向制定、燃料预算的输入依据。     

火星巡视器动力学建模研究与仿真平台实现

火星巡视器是执行复杂的火星表面探测任务的重要载体,为保证巡视器的可靠性,本文对火星巡视器动力学原理进行了研究.首先,分析了巡视器的结构组成,介绍了巡视器动力学建模的相关理论基础.然后根据巡视器有向Span树的轴链系统,基于拉格朗日递归动力学分析方法,得到了多轴系统拉格朗日方程,通过遍历巡视器轴链拓扑完成了巡视器动力学模...     

仿尺蠖型火星车设计与验证

针对传统被动悬架式火星车在火星复杂地形运动中可能存在的问题,设计了仿尺蠖型火星车,包括沉陷脱困设计、爬坡设计、防托底设计和抬轮设计;识别了仿尺蠖型火星车移动系统的关键参数,计算得到不同火星车抬升高度的关键参数值和一个尺蠖运动周期的位移值;计算结果表明仿尺蠖型火星车可以解决被动悬架式火星车的上述问题。对所设计的仿尺蠖型火星车开展了地面试验和飞行试验验证,地面试验验证了车轮沉陷脱困能力、越障能力和爬坡能力;作为仿尺蠖型火星车应用的实例,“祝融号”火星车成功经历了飞行试验,它在火星表面的顺利运行表明仿尺蠖型火星车设计措施有效。     

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...