基于B平面算法的火星探测器中途轨道修正

探测器在日心过渡段轨道的轨道修正问题是火星探测工程中需要解决的关键问题.首先,引入B平面坐标系,推导了B平面参数的计算公式,验证了速度修正量与目标参数间存在的线性化关系,给出了算法流程图.其次,在引入合理的速度执行误差与测轨误差的情况下,提出了一个包含三次主修正,一次机动修正,一次备份修正的控制策略,仿真验证了控制策略的可行性.     

“好奇”号诞生记

自2011年11月26日“好奇”号火星探测器发射。到成功着陆火星,共历时8个多月。它是“勇气”号和“机遇”号成功登陆火星后,NASA科学家开始研制的新型火星探测器,有望在火星探测方面迈出更大的一步。然而,从2004年“好奇”号火星科学实验室立项至最后登陆火星,共花费了8年多时间,“好奇”号火星车的诞生过程漫长而艰难。那么,NASA为何花25亿美元的巨资如此倾心于“好奇”号？它又是如何集各项先进技术最终应运而生的呢？     

“火星500”，没有结束

时隔半年,“火星500”中国志愿者王跃又和他的5位国际同伴相聚在了德国慕尼黑…… 我刊在“火星500”试验期间,曾一直独家选登王跃日志,与读者一起关注着试验进展。如今,勇土再聚首,到底又有哪些不为人知的故事呢？在这里,让王跃告诉大家……     

“好奇”号鲜为人知的秘密

美国航宇局的"好奇"号火星车是一台令人敬畏的科研机器。它于美国太平洋时间8月5日已成功登陆火星,并发回火星表面图像。很多爱好者都知道这辆火星车装有用于轰击岩石的激光器以及众多令人吃惊的照相机。不过,还有一些秘密恐怕就是很多人所不知道的了。以下介绍的是"好奇"号一些鲜为人知的秘密。与参加火人节的狂热者相比,"好奇"号项目组的工程师似乎更喜欢烟火秀(爆破)。在进入火星大气层,降落和最终着陆过程中,"好奇"号共上演了76场烟火秀,帮助其顺利着陆。部分爆破严格进行控制,释放的能量相当于点燃一盒火柴,其他爆破的威力相当于一个柱状炸药包。     

“勇气”号轶事

在度过了2210个火星日之后,"勇气"号火星车和地面失去了联系。不过有关它的一些轶事也许会永远流传下去。"勇气"号是美国火星探险漫游者任务中两辆火星车之一。2004年在火星上着陆,原本设计寿命只有90天的它却一直工作了6年。初到火星,"勇气"号便出现了计算机故障。恢复之后,它对火星岩石进行了首次人为的研磨,以便研究其内部构造。此外,"勇气"号还经历了小尘暴的洗礼,就此焕发了活力。不过,它最终身陷火星的软土,冻僵而和地面失去了联系。     

太空新航线

美考虑在空间站上模拟载人火星飞行近日,美航宇局空间站计划经理萨弗雷蒂尼表示,航宇局正考虑利用国际空间站来演练载人飞往火星。空间站可作为研究人体对长期微重力反应的试验场,而这将是需耗时数月的载人火星飞行的特征之一。他说,该局正在探讨在国际空间站上模拟飞往火星的可能性,为此航天员们在站上停留的时间将超过通常的6个月,并将经受飞往火星     

利用CRISM数据探测火星表面含水矿物及其演化

火星表层矿物识别是了解火星大气环境变化、表层地质环境的关键因素。通过确定火星表层矿物,分析矿物特性,了解火星的环境状态、地质演化以及火星的未来适居性。火星勘测轨道器(Mars reconnaissance orbiter,MRO)上搭载的紧凑型侦察成像仪(compact reconnaissance imaging spectrometer for Mars,CRISM)是针对火星矿物探测的最新的高光谱成像仪,以很高的光谱分辨率覆盖可见光至近红外波段,为火星表面的矿物分布及区域填图提供了可能。通过光谱匹配及计算CRISM光谱参数综合产品,分析了火星Jezero以及Holden撞击坑内的矿物成分及其演化。Jezero与Holden因其复杂而关键的地质特征,被列为火星2020登陆任务的备选登陆点。对这两个地点的矿物探测与填图分析不仅可进一步分析火星典型地质特征以及演化,而且还可以为未来的火星登陆点分析提供现实意义。在研究区域已检测到与水成蚀变相关的含水硅酸盐类以及碳酸盐类与含水硫酸盐类。水合矿物增加了这些区域曾经含水的可能性,且矿物的多样性表明研究区地质环境经历了不同的变化,其中Jezero地区不同于火星的绝大多数地区从中性环境到酸性环境的演化,有可能经历了从中性环境到碱性环境的演化。     

行星着陆自主导航与制导控制研究现状与趋势

行星着陆自主导航与制导控制技术是行星着陆过程的核心技术之一,关系到行星着陆任务的成败。本文基于未来火星和小天体着陆对自主导航与制导控制技术的发展需求,阐述了进一步开展自主导航与制导控制研究的必要性,围绕行星着陆过程环境特点,分析了自主导航与制导控制技术所遇到的挑战,随后概括了行星着陆自主导航与制导控制所涉及的关键技术,并综述了关键技术的研究现状。最后对我国未来行星着陆探测自主导航与制导控制技术的发展方向进行了展望。     

集成火星进入弹道的开伞过程动力学特性研究

针对火星探测任务设计阶段的需求,提出集成再入弹道、开伞过程仿真一体化设计方法。首先,利用质点动力学模型,计算质点弹道,进行探测器进入过程的飞行轨迹仿真,获得开伞初始状态。其次,基于任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法,建立开伞过程的流固耦合（FSI）动力学模型,进行典型工况开伞过程数值模拟,分析开伞动压和马赫数对降落伞充气过程的影响。数值模拟开伞过程伞衣几何外形变化和降落伞的流固耦合动力学行为,得到开伞过载变化曲线、伞衣阻力面积变化等典型特征参数。计算结果表明,降落伞开伞动力学的数值仿真方法为火星再入、减速和着陆（EDL）过程的概念设计提供了一定的参考依据。     

基于网格细化技术的地球-火星转移轨道优化

文章从细化效率、易用性和适应性等角度对基于数据压缩原理的网格细化算法进行改进,与基于局部配点法开发的通用轨迹优化方法（考虑非线性规划的规范化处理、稀疏特性和数值微分算法）相结合,构建出一种非光滑轨迹优化方法。对地球—火星转移轨道进行了优化,结果表明：所述方法能够高精度、快速求解地球—火星转移轨道优化问题,能够在轨道变化剧烈区域加密网格,在轨道变化平坦区域采用较稀的网格,具有较好的适应性和在线优化的潜力;采用控制变量作为网格细化函数即可捕捉到状态变量的剧烈变化;对于地球—火星转移轨道优化问题,推力方向角定义在[0°,360°)比定义在[-180°,180°)更利于数值优化。