国外深空探测态势特点与启示（下）

通过对国外主要航天大国在深空探测领域发展过程的梳理,重点分析了各国在无人深空探测技术、载人深空探测技术和地面测控通信技术三个方面的技术发展特点,并从总体角度对其主要技术特征和关键技术进行了深入剖析,从中提炼出对我国深空探测活动的启示,以期对我国深空探测的开展有所借鉴和推动。     

Human response to high-background radiation environments on Earth and in space

The main long-term objective of the space exploration program is the colonization of the planets of the Solar System. The high cosmic radiation equivalent dose rate represents an inescapable problem for the safe establishment of permanent human settlements on these planets. The unshielded equivalent dose rate on Mars ranges between 100 and 200 mSv/year, depending on the Solar cycle and altitude, and can reach values as high as 360 mSv/year on the Moon. The average annual effective dose on Earth is about 3 mSv, nearly 85% of which comes from natural background radiation, reduced to less than 1 mSv if man-made sources and the internal exposure to Rn daughters are excluded. However, some areas on Earth display anomalously high levels of background radiation, as is the case with thorium-rich monazite bearing sand deposits where values 200–400 times higher than the world average can be found. About 2% of the world’s population live above 3 km and receive a disproportionate 10% of the annual effective collective dose due to cosmic radiation, with a net contribution to effective dose by the neutron component which is 3–4 fold that at sea level. Thus far, epidemiological studies have failed to show any adverse health effects in the populations living in these terrestrial high-background radiation areas (HBRA), which provide an unique opportunity to study the health implications of an environment that, as closely as possibly achievable on Earth, resembles the chronic exposure of future space colonists to higher-than-normal levels of ionizing radiation. Chromosomal aberrations in the peripheral blood lymphocytes from the HBRA residents have been measured in several studies because chromosomal damage represents an early biomarker of cancer risk. Similar cytogenetic studies have been recently performed in a cohort of astronauts involved in single or repeated space flights over many years. The cytogenetic findings in populations exposed to high dose-rate background radiation on Earth or in space will be discussed.     

月球探测任务测控系统总体设计技术研究

我国的探月工程采用"绕、落、回"三步走发展战略,测控系统作为工程五大系统之一,通过探月工程建成了全球布站的深空测控网和18 m测控网,并圆满完成了历次任务对探测器的测控,在任务分析与设计、测定轨和链路设计等方面积累了大量实战经验.本文以嫦娥四号中继星和探测器两次发射任务为例,系统梳理了我国深空测控网和18 m测控网现状...     

火星探测器使命轨道捕获策略研究

分析了火星探测器使命轨道捕获策略研究需求,给出了三种可用的典型捕获策略,建立了速度纵向平面内的飞行动力学方程,对三种典型策略进行了飞行动力学仿真,给出了各策略完成捕获所需速度增量、任务耗时及过。通过对仿真结果的分析比较,得出研究结论为：直接制动捕获任务耗时及过载较小,但速度增量需求较大;多次穿越后捕获任务耗时较长,但速度增量需求和过载较小;一次穿越后捕获速度增量需求较小且任务耗时较短,但过载较大。     

一种共轴双旋翼式火星飞行器设计及其试验验证

针对火星飞行器探测需求,提出了一种共轴双旋翼式火星飞行器,基于计算流体力学方法优选了桨叶翼型、平面形状和扭转角等结构参数,基于叶素动量理论建立了旋翼气动力学模型,利用数值模拟方法选择了旋翼转速、旋翼间距和桨叶安装角等飞行参数,设计了原理样机"火星飞鸟-I"的结构与控制系统。构建了火星大气环境模拟器和重力补偿与运动约束装置,开展了模拟火星环境下旋翼式飞行器地面飞行试验,验证了共轴双旋翼式火星飞行器的推进性能,展望了旋翼式火星飞行器技术的发展方向。研究成果对我国开展的火星探测工程具有重要借鉴价值。     

弱引力下小行星动量驱动机器人的可控跳跃行为

以小行星表面着陆探测为背景,提出一种动量驱动机器人(MoRo)以满足弱引力复杂环境下的探测需求。该机器人利用弱引力环境下的摩擦和碰撞特性,通过主动辨识环境参数,规划和控制动量轮以产生期望的驱动力矩,完成可控性跳跃及腾空后的稳定拍照等任务。首先,基于MoRo的动量轮刹车机构特性,分析了MoRo在弱引力环境下的跳跃机理并对其跳跃方式进行了规划;接着考虑动量轮驱动机构三闭环伺服系统的非线性特性,基于Herze碰撞模型和Karnopp摩擦模型建立了MoRo在小行星表面的跳跃行为动力学模型;其次,使用机器学习算法建立环境参数和MoRo运动的函数关系,并基于环境参数规划动量轮转速实现跳跃距离和腾空高度的可控。最后,通过数值仿真校验了MoRo跳跃规划方法和控制方法的可行性。     

国防计量工作改革的探讨

阐述了国防计量与民用计量的差别，计量工作的原动力以及对国防计量工作改革的探讨。     

深空探测中利用静止轨道卫星编队连续导航精度分析

针对我国难以全天候24小时对探测器连续测控和通信，以及建立全球性深空网络困难的问题，提出利用地球静止轨道卫星编队进行深空导航的构想。两个静止轨道卫星编队相距一定角度，可以完成对深空探测器进行全天候连续导航定位。卫星编队采用无源反向导航的方法，多颗卫星协同工作，共同完成导航任务。分析表明该天基导航系统的几何参数精度因子受时间测量误差均方差和基线长度变化影响较大。编队的构型对定位精度有很大影响，其中基线长度不能过小，时间测量误差均方差不能过大，否则定位误差会急剧增加，伴随卫星椭圆轨道偏心率也存在一定界限。增加伴随卫星数量也有利于提高系统的定位精度。     

火星探测用降落伞研制试验简介

文章主要介绍了美国火星探测用降落伞研制过程以及在研制过程中的一些主要试验,并同时指出了试验中的一些特点。     

行星际空间环境对探测器可靠性影响分析

空间环境是影响航天器可靠性的重要因素。与地球轨道航天器相比,行星际探测任务可能会遭受更加恶劣的空间环境,例如极端温度环境,辐射环境,腐蚀性大气环境、宇宙尘等,再加上行星际任务寿命长,采用先进的器件和材料,空间环境对行星际探测器的可靠性构成严重的威胁,直接关系到探测目标能否实现。因此考虑空间环境对行星际探测器的影响,开展相关的预先研究无论是对于制定行星际空间探测计划,还是搭载仪器的设计都具有非常重要的意义。文章分析了极端温度、辐射环境和行星表面综合环境对探测器的影响,并对开展相关研究提出了建议。