火星探测

摘要： 为确保在当年发射窗口内具备多次组织加注、发射的机会,成功实施火星探测任务,亟需解决低温推进剂弹性保障问题。结合任务特点,分析了第一窗口准时发射、未加注前推迟发射、加注后推迟发射和加注泄回后重新组织发射4种发射情况;据此建立了低温推进剂筹措模型,识别了推进剂保障关键点;结合生产实际制定了多窗口保障策略,即通过统筹推进剂筹措计划、优化系统准备工作和提升筹措过程可靠性,实现低温推进剂弹性保障。实践证明,弹性保障策略实现了低温推进剂的有效、可靠保障。

摘要： 2022年2月28日,科学技术部高技术研究发展中心(基础研究管理中心)发布2021年度中国科学十大进展:火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星;中国空间站天和核心舱成功发射,神舟十二号、十三号载人飞船成功发射并与天和核心舱成功完成对接;从二氧化碳到淀粉的人工合成;嫦娥五号月球样品揭示月球演化奥秘;揭示SARS-CoV-2逃逸抗病毒药物机制;FAST捕获世界最大快速射电暴样本;实现高性能纤维锂离子电池规模化制备;可编程二维62比特超导处理器"祖冲之号"的量子行走;自供电软机器人成功挑战马里亚纳海沟;揭示鸟类迁徙路线成因和长距离迁徙关键基因。

摘要： 2021年,由《环球科学》杂志评选的十大科学新闻最新出炉:中国空间站建造全面开启;多国火星探测项目取得进展;缪子g-2实验结果公布;中国科学家首次实现从头合成淀粉;新冠德尔塔和奥密克戎毒株带来新挑战;人工智能算法准确预测蛋白质结构;COP26落幕,中国积极推进“双碳”行动;发现海量快速射电暴;抗新冠特效药相继问世;首个人猴嵌合体胚胎引争议。

摘要： 超声速降落伞是火星探测成功的关键。目前唯一成功实现火星探测的降落伞伞型——盘缝带伞已经达到使用尺寸极限,美国NASA新一代超声速低密度降落伞的候选伞型——盘帆伞的试验却全部失败,这可能与其复杂的透气性结构(几何透气性和织物透气性)密切相关。为了实现未来新一代超声速降落伞的设计研制,文章以缩比的火星科学实验室盘缝带伞的刚性模型为研究对象,基于计算流体方法,针对来流马赫数和伞衣织物透气性对降落伞系统复杂流动和气动特性的影响开展了数值研究。结果表明:降落伞阻力系数在跨声速域有所下降,当Ma=1.4时达到峰值;织物透气性对降落伞系统的流场模式没有影响,但超跨声速段降落伞受织物透气性影响其阻力系数出现明显降低。文章的研究结果可为未来新一代火星探测用超声速降落伞的设计研制提供一定的理论参考和技术储备。

摘要： 根据2022年《政府工作报告》,2021年,国内生产总值达到114万亿元,增长8.1%。全国财政收入突破20万亿元,增长10.7%。城镇新增就业1269万人,城镇调查失业率平均为5.1%。居民消费价格上涨0.9%。国际收支基本平衡。过去一年,创新能力进一步增强。关键核心技术攻关取得重要进展,载人航天、火星探测、资源勘探、能源工程等领域实现新突破。企业研发经费增长15.5%。数字技术与实体经济加速融合。

摘要： 2022年2月28日,科学技术部高技术研究发展中心(基础研究管理中心)发布2021年度中国科学十大进展:火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星;中国空间站天和核心舱成功发射,神舟十二号、十三号载人飞船成功发射并与天和核心舱成功完成对接;从二氧化碳到淀粉的人工合成;嫦娥五号月球样品揭示月球演化奥秘;揭示SARS-CoV-2逃逸抗病毒药物机制。

摘要： 近年来,主要航天国家包括新兴航天国家将深空探测作为航天活动的重点之一,在月球、火星、水星以及小行星探测领域开展了一系列探测活动,并纷纷采用国际合作模式。中国航天坚持独立自主与开放合作相结合,在以月球、火星探测为代表的深空探测任务中开展了国际合作,并逐步提升合作水平。本文主要总结深空探测国际合作领域近期(截至2022年1月)发展动向,根据各国开展国际合作的不同目的,分析其合作模式及特点,在此基础上,尝试就中国在深空探测这一未来重要发展领域开展国际合作的宗旨、模式、途径等问题进行探讨,就关于我国未来开展深空探测国际合作提出一些思考及观点。

摘要： 天问一号探测器传回最新图像1月1日,国家航天局发布了执行我国首次火星探测任务的天问一号探测器从遥远火星传回的一组精美图像。本组图像包含环绕器与火星合影、环绕器局部特写、火星北极冰盖、“祝融号”火星车拍摄火面地貌等内容,展示环绕器、“祝融号”火星车工作状态及获取的火星表面形态。

摘要： 为实现对火星大气电离层的探测,滑翔飞行器采用多次进出火星大气层的穿刺飞行方式,本文利用再入气动力改变轨道形状,通过调整近地点幅角的变化,在有限次数的穿刺飞行中对火星大气电离层全面探测。对多次改变近地点幅角的穿刺探测飞行任务进行描述;构建穿刺探测飞行动力学模型;进一步根据该飞行模式的特点,联立弹道动力学方程与轨道动力学方程,建立弹道参数与轨道六根数间的转换模型;提出基于高斯伪谱法的多次穿刺飞行轨迹优化方法,给出多次改变近地点幅角飞行轨迹的目标函数、优化变量和约束条件等。数值仿真表明了所构建的动力学模型以及参数方程的正确性,以及穿刺飞行模式实现火星大气电离层全面探测的有效性。

摘要： 2020年为火星探测大年,各国相继赶在发射窗口发射自己的火星探测器,截至目前成功赶上发射窗口的国家,按时间先后分别为阿联酋、中国和美国。给出了2020年火星探测发射和到达窗口的“猪排”能量图,从有效载荷、发射窗口、运载火箭、地火转移轨道、火星俘获及着陆、通信等方面,对3个国家发射的探测器进行了对比分析,给出2020年三国火星探测各环节的关键参数,并提取出共同点及不同的特殊之处。

摘要： 深空机动广泛应用于借力飞行任务中,但是在火星探测任务中应用比较少.首先介绍了深空机动在两次火星任务中的应用情况,其次分析了深空机动的原理,最后通过算例研究了深空机动在火星探测任务中应用的目的和意义.深空机动可以减小发射能量,拓展发射窗口,降低发射赤纬,更好地满足运载和测控的约束,改善达到火星的条件.通过优化深空机动位置,可以减少任务的总速度增量,但对于火箭直接逃逸地球方案,亦有可能增加探测器总燃料消耗,减小探测器干重.

摘要： 针对中国的火星探测计划,本文拟以2020/2024年发射窗口为例,对中国的火星探测任务的基本方案进行初始设计分析.通过对火星大推力直接转移、大推力金星借力转移、小推力直接转移和小推力金星借力转移四种基本方案的仿真对比分析.小推力转移燃料消耗低,但是飞行时间长;大推力在飞行时间和能耗基本相同的情况下,借力金星可以增加科学回报.

摘要： 迄今为止,火星探测车(MER)"勇气号"在Gusev陨石坑,"机遇号"在Meridiani平原,"好奇号"在Gale陨石坑均发现了硫酸铁盐和铁氧化物(Klingelh(o)fer等,2004;Tosca等,2008;Yen等,2017).火星轨道遥感数据(OMEGA,CRISM)也显示在火星南部高地存在大量蚀变相矿物,如层状硅酸盐和硫酸盐等(Ehlmann等,2013).火星表面高反射率区域在0.4～1.3μm内显示出一些特定的吸收特征(吸收中心位于0.85～0.9μm,吸收边在0.53μm),指示了矿物中存在Fe3+离子(Bibring等,2006).然而,这些吸收特征在可见光谱和近红外光谱的吸收特征较宽,易受其他矿物相的影响.在本研究中，采用了两种初始原料(Fe2(SO4)3·xH2O和Fe(OH)3)，在实验室中合成Fe2O3，研究其两种生成途径，并分别使用X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪表征了合成的Fe2O3结构和光谱特征。目标是获得两种原料的分解温度和生成的Fe2O3的光谱数据，为火星遥感和原位探测氧化铁提供参考。

摘要： 我国首次自主火星探测任务将一次性实现"环绕""着陆""巡视"三个目标.主要的科学问题包括:(1)探测火星生命活动信息;(2)火星的演化以及与类地行星的比较研究;(3)探讨火星的长期改造与今后大量移民建立人类第二个栖息地的前景.为实现对着陆区的高精度综合探测,解答关键科学问题,火星车将携带多个与火星表面物质组成和表面环境探测相关的科学载荷,包括导航地形相机、多光谱相机、火星表面成分探测仪、巡视器次表层探测雷达和火星气象测量仪.本文回顾国外火星着陆器/火星车携带的类似载荷所开展的科学探测和主要成果，梳理相关载荷的探测方式、科学成果、仪器功能的应用拓展及综合探测等，以期对我国的火星表面就位探测有所启发，将火星车对表面物质组成和环境探测的科学成果最大化。

摘要： 火星探测一直是人类空间探测的热点."好奇号"火星车着陆6年多来,先后完成了16次取样钻探,为人类探测火星提供了直接依据.本文根据NASA(美国国家航空航天局)公开的技术资料,围绕取样钻探的设计要求、取样钻探系统结构设计及接触式稳定系统、辅助结构系统、压力和回转传递系统、封闭保护壳(稳定器)系统、钻头系统、转盘系统、主动轴系统和冲击钻进系统等展开了论述.系统设计主要结合智能化、模块化、轻量化要求开展,并先后经过12次的室内联动测试,完成了同火星车的岩屑运移、样品处理分析、数据存储、仪器控制等系统的高度集成,并通过机械臂完成了搭载试验.由于火星取样钻探的首次尝试和NASA的技术保密原因,论文阐述的相关内容仅作为我国开展火星取样钻探研究和地球深部智能钻探研究的参考.

摘要： 全球在研或计划开展火星探测活动的国家逐渐多元化,主要以着陆和巡视探测为主,并共同将远景目标设为载人火星探测.五十余年的火星探测帮助人类逐步加深对火星的认知,在火星地貌与地质构造特征、大气层与电离层、气候、表面矿物、土壤与岩石成分及分布、内部结构、磁场与重力场等方面获得许多重要成果,尤其是近年来发现火星风化层甚至表面存在水资源.这些探测结果表明,人类有望在未来开展火星探测时,利用原位资源利用技术,将火星物质资源转化为任务所需的消耗品,大幅降低对地球的依赖,从而降低火星探测成本.本文简要梳理了当前已知的火星可用资源和国外火星原位资源利用技术现状,并从生保物资补给、燃料运输与利用、能源供应、零件设备制造和有人基地建造等方面,研究该技术在未来火星采样返回甚至更远的载人火星探测活动中的应用潜力.

摘要： 本文进行了火星探测充气式再入缓冲器气动外壳的展开动力学研究,设计了圆锥壳曲面的六折叠线方案,确定了折叠线布置及角度关系,并参数化建立了圆锥壳曲面的数值折叠状态,在此基础上建立了展开动力学分析模型.对气动外壳结构进行在轨时的展开动力学分析,得到展开形态及动力学参数的时程曲线.数值分析结果验证了折叠方案和展开动力学分析模型的可行性,从而为充气式再入缓冲器结构设计提供技术支撑.

摘要： 针对飞行器火星大气进入过程中的路径约束的满足问题,提出了一种基于在线路径点规划的方法来增强预测制导律满足路径约束和末端约束的能力.首先,根据火星大气的指数模型,给出了高度-速度空间内满足路径约束的充分条件.在此基础上,提出了一种在线路径点规划的方法,使得飞行器在进入过程中依次经过所规划处的路径点,来满足相应的路径约束.通过分段预测制导过程来同时满足路径约束与末端约束.

摘要： 针对飞行器火星大气进入过程中的路径约束的满足问题,提出了一种基于在线路径点规划的方法来增强预测制导律满足路径约束和末端约束的能力.首先,根据火星大气的指数模型,给出了高度-速度空间内满足路径约束的充分条件.在此基础上,提出了一种在线路径点规划的方法,使得飞行器在进入过程中依次经过所规划处的路径点,来满足相应的路径约束.通过分段预测制导过程来同时满足路径约束与末端约束.

摘要： 针对飞行器火星大气进入过程中的路径约束的满足问题,提出了一种基于在线路径点规划的方法来增强预测制导律满足路径约束和末端约束的能力.首先,根据火星大气的指数模型,给出了高度-速度空间内满足路径约束的充分条件.在此基础上,提出了一种在线路径点规划的方法,使得飞行器在进入过程中依次经过所规划处的路径点,来满足相应的路径约束.通过分段预测制导过程来同时满足路径约束与末端约束.

摘要： 本发明实施例提供了一种运火星探测方法及火星探测器，所述方法包括：从地球发射升空进入地球火星转移轨道，并进行轨道修正进入火星大气层；采用火星大气层进行气动制动，进入并停泊在绕火星大椭圆轨道；当停泊在所述绕火星大椭圆轨道时，对火星尘暴进行监测；当确定火星尘暴形成时，进入火星大气层对火星尘暴进行采样。上述的方案，可以在进行火星探测时降低成本。

摘要： 本发明涉及一种火星探测器姿控发动机试验用火星大气成份模拟装置，该装置包括依次连接的二氧化碳气体生产组件、二氧化碳气体贮箱及二氧化碳气体供应组件，二氧化碳气体生产组件包括二氧化碳液瓶组、汇流排、液体减压阀、加热器、气体减压阀、供应管路；二氧化碳液瓶组包括多个二氧化碳液瓶，所述多个二氧化碳液瓶并联设置；汇流排包括多个入口和一个出口；多个二氧化碳液瓶的出口与汇流排的多个入口一一对应连通；汇流排的出口通过液体减压阀与加热器的入口相连接；加热器的出口通过供应管路与二氧化碳气体贮箱的入口相连接；气体减压阀设置在供应管路中；该装置能够模拟火星大气环境，解决了火星探测器姿控发动机高模试验的问题。

摘要： 本发明公开一种基于地球‑火星循环轨道的载人火星探测系统及方法，载人火星探测飞行器大系统由地球‑火星循环轨道空间站、载人飞行器、货运飞行器等空间飞行器组成，在航天员系统、运载火箭系统、测控系统等相关系统的配合下，实现对火星以及地球‑火星空间的载人探测。本发明可以适用于长期、持续、多批次的载人火星探测任务，可以实现对地球、火星空间以及对火星的载人探测任务，同时为地球、火星空间的科学研究提供了一个理想的研究平台。

摘要： 本发明实施例提供了一种运火星探测方法及火星探测器，所述方法包括：从地球发射升空进入地球火星转移轨道，并进行轨道修正进入火星大气层；采用火星大气层进行气动制动，进入并停泊在绕火星大椭圆轨道；当停泊在所述绕火星大椭圆轨道时，对火星尘暴进行监测；当确定火星尘暴形成时，进入火星大气层对火星尘暴进行采样。上述的方案，可以在进行火星探测时降低成本。

摘要： 本发明公开了一种面向火星探测的锂‑火星气电池包，涉及火星探测储能电池技术领域。该锂‑火星气电池包包括折叠式电芯、电池壳、锂阳极集电和火星气电极集电；折叠式电芯包括锂阳极核心层、堆叠在锂阳极外侧的电解质层、堆叠在电解质层外侧的火星气电极层、堆叠在火星气电极层外侧的气体扩散层；锂阳极集电附接在锂阳极未堆叠侧，并外接至电池壳外部或与电池壳阳极集电处电连接；火星气电极集电，附接在气体扩散层外侧，并外延至电池壳外端或与电池壳阴极集电处电连接；电池壳具有开孔结构。本发明的半开放式锂‑火星气电池包能够借助火星环境气氛，实现在火星环境中的稳定运行。

摘要： 本发明涉及一种火星探测器姿控发动机试验火星大气成份模拟装置，该装置包括依次连接的二氧化碳气体生产组件、二氧化碳气体贮箱及二氧化碳气体供应组件，二氧化碳气体生产组件包括二氧化碳液瓶组、汇流排、液体减压阀、加热器、气体减压阀、供应管路；二氧化碳液瓶组包括多个二氧化碳液瓶，所述多个二氧化碳液瓶并联设置；汇流排包括多个入口和一个出口；多个二氧化碳液瓶的出口与汇流排的多个入口一一对应连通；汇流排的出口通过液体减压阀与加热器的入口相连接；加热器的出口通过供应管路与二氧化碳气体贮箱的入口相连接；气体减压阀设置在供应管路中；该装置能够模拟火星大气环境，解决了火星探测器姿控发动机高模试验的问题。

摘要： 本发明提供一种用于火星探测的火星车系留飞艇系统及其工作方法，属于火星飞行器探测技术领域。系统包括系留飞艇、温度控制系统、电源系统、高分辨率摄影机、通讯平台、传感元件、系缆收放控制系统和火星车，温度控制系统和电源系统保障电子设备的正常运行，传感元件监测工作环境、飞行状态等信息，高分辨率摄影机拍摄火星复杂地形，通过通讯平台将讯息传给火星车以便于规划路线，避开危险区域。系留系统可以提高探测的范围，且能够进行实时数据传输，极大提高火星车的探测范围，辅助火星车完成探测任务，提升火星探测的效率。此外系留系统还可以作为通讯中继在多个火星车以及飞船之间进行通讯。

摘要： 本发明公开一种基于地球-火星循环轨道的载人火星探测系统及方法，载人火星探测飞行器大系统由地球-火星循环轨道空间站、载人飞行器、货运飞行器等空间飞行器组成，在航天员系统、运载火箭系统、测控系统等相关系统的配合下，实现对火星以及地球-火星空间的载人探测。本发明可以适用于长期、持续、多批次的载人火星探测任务，可以实现对地球、火星空间以及对火星的载人探测任务，同时为地球、火星空间的科学研究提供了一个理想的研究平台。

摘要： 本发明提供了一种基于载人火星探测的空间运输系统及探测方法，包括核推进级、贮箱级以及有效载荷级；所述核推进级位于运输系统的末端，包括含核反应堆的主发动机和一级液氢贮箱，用于推进整个运输系统进入火地转移轨道、轨道控制及近火、近地制动；所述贮箱级位于核推进级前端，包括多个二级液氢贮箱，用于贮存推进剂，在运输系统进入地火转移轨道时，将推进剂提供于核推进级的主发动机；所述有效载荷级包括载人型有效载荷和载货型有效载荷，所述载人型有效载荷包括载人探测飞行器和转移居住舱，所述载货型有效载荷包括火星着陆与上升探测器。本发明提出的基于载人火星探测的空间运输系统及探测方法，为载人火星探测提供了极大意义上的参考。

摘要： 本实用新型提供一种用于火星探测的火星车系留飞艇系统，属于火星飞行器探测技术领域。系统包括系留飞艇、温度控制系统、电源系统、高分辨率摄影机、通讯平台、传感元件、系缆收放控制系统和火星车，温度控制系统和电源系统保障电子设备的正常运行，传感元件监测工作环境、飞行状态等信息，高分辨率摄影机拍摄火星复杂地形，通过通讯平台将讯息传给火星车以便于规划路线，避开危险区域。系留系统可以提高探测的范围，且能够进行实时数据传输，极大提高火星车的探测范围，辅助火星车完成探测任务，提升火星探测的效率。此外系留系统还可以作为通讯中继在多个火星车以及飞船之间进行通讯。