美印“探火之路”大PK

2014年9月2l和9月24日,美国和印度的火星探测器先后抵达火星轨道并入轨成功,掀起了人类火星探测的又一次小高潮。美国是火星探测方面当之无愧的超级大国,印度则是火星探测的新手,而晒国的探测器却几乎同时成功进入火星轨道进行探测,那么其在任务尤其是飞往火星的轨道设计上又有哪些不同呢？     

轻质化高性能中室压推进系统助力天问一号实现首次火星探测任务

正天问一号首次火星探测任务通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡视三项工作目标,开展火星全球性、综合性的环绕探测,以及在火星表面开展区域性的巡视探测。这是一次中国航天史上深空探测的重要里程碑。本次任务的火星探测器系统由环绕探测器和着陆巡视器组成。环绕探测器只在火星的轨道上飞行,相当于火星的卫星。着陆巡视器则真正进入到火星的大气层,并在火星表面着陆。中室压推进系统是着陆巡视器的动力减速装置(图1)。     

火星卫星的冻结轨道研究

冻结轨道是一种稳定的轨道,地球、火星、月球的卫星因引力场的南北不对称,都存在冻结轨道.由于主星体引力场的不同,它们卫星的冻结轨道也有不同的特性.地球卫星的冻结执道的偏心率非常小,对卫星遥感非常有利,国内外已有相当多的近地遥感卫星采用这种轨道.月球卫星的冻结轨道偏心率随轨道倾角的不同有很大的变化,对月球卫星冻结轨道的研究...     

基于萤火一号技术的自主火星探测器方案

提出了基于萤火一号（YH-1）火星探测器技术的自主火星探测器方案,可携带多种有效载荷在准太阳同步圆轨道上对火星进行科学探测。该方案具有可实现性强、成本低、研制周期短等特点,并能满足火星探测后续工程中的环绕器设计要求,利于我国火星探测的长远发展。利用长征三号乙运载火箭,在西昌卫星发射中心就可实现2013/2016年的我国自主火星探测。     

火星环绕探测器电源系统设计分析

针对火星环绕探测任务特点,从空间环境,飞行程序、轨道与姿态,负载需求,电源系统选型,能源自主管理,轻小型化设计6个方面对电源系统设计进行了分析;提出了一种适用于火星环绕探测器的高比能量、高比功率、高自主管理能力的电源系统设计分析方法,可为火星环绕探测器电源系统优化设计提供依据,也可为其他深空探测器电源系统设计提供一定的借鉴与参考。     

“长征”五号运载火箭成功发射“天问”一号火星探测器

正2020年7月23日12时41分,"长征"五号运载火箭在中国文昌航天发射场点火起飞。中国迈出行星探测的第一步——奔向火星。这是"长征"五号运载火箭首次执行应用性发射,成功将"天问"一号火星探测器送入预定轨道。"天问"一号火星探测器由着陆巡视器和环绕器组成,着陆巡视器包括进入舱和火星车。在地火转移轨道飞行约7个月后,"天问"一号探测器将到达火星附近,通过"刹车"完成火星捕获,进入环火轨道,并择机开展着陆、巡视等任务,进行火星科学探测。     

远征火星中国火箭准备好了

时下,“探火”是一个非常热门的话题。前不久,印度PSLV-XL火箭发射的“曼加里安”火星轨道探测器顺利进入火星椭圆轨道一事,引起了世界各国的广泛关注。根据深空探测发展路线图,我国在加紧实施月球探测任务的同时,即将踏上全面探索深空奥秘的历史征程,包括火星在内的多个深空探测任务将逐步推进。随着我国探月工程的圆满实施,中国运载火箭研究院研制的运载火箭已经具备了深空探测能力,能够执行火星探测任务。     

火星探测器全任务期空间环境特征与防护要点

火星探测器任务期间依次经历近地环境、行星际环境和火星环境。文章分析了火星探测器从地球发射、地-火转移、火星环绕、直至着陆火星表面并进行巡视探测的任务全过程中的空间环境特征,并对比了火星探测器与地球卫星等面临的空间环境差异;结合火星探测器的任务特点,分析了探测器在不同任务阶段经历的电离总剂量、单粒子、内带电、太阳辐射、真空、火星大气与火星尘等空间环境剖面,提出了火星探测器的空间环境防护设计要点。     

行星际粒子统计特征及其在深空探测用 器件失效概率预估中的应用

文章针对深空探测任务高能粒子辐射及所致器件失效定量评估问题,利用IMP-8在1973年—2001年的电子探测数据,统计了太阳电子事件通量的特征,证明事件通量符合对数正态分布。假设事件发生概率符合泊松分布,构建了行星际电子通量模型,再结合太阳质子通量模型、探测器轨道、行星际粒子在日球层的传播规律,得到不同置信度下空间粒子通量及其剂量。进一步结合器件累计失效剂量的试验数据,可定量评估器件失效概率。以一种典型的商用数据采集功能模块器件TL084和火星环绕探测任务为例,7个月转移轨道和3年火星轨道的任务期内,1 mm铝屏蔽下TL084的失效概率仅为1.01%。     

月球（火星）中子（水冰）探测仪初步方案研究

中子（水冰）探测仪在月球、火星和太阳系其它天体的水冰存在和含量分布的探测中有重要应用。文章主要介绍了美国、俄罗斯等国在月球、火星水冰探测中的中子探测仪的使用情况和探测结果,以及搭载于奥德赛（Odyssey）火星探测器上的中子谱仪、高能中子探测仪和＂月球勘测轨道器＂（LRO）上的月球勘测中子探测仪、计划搭载于美国＂火星科学实验室＂（MSL）上的中子反射动能测量仪的主要原理。最后提出了我国的一种中子探测仪的初步方案设想。     

一种小天体探测器绕飞轨道主动抗扰控制方法

针对小天体绕飞探测过程中,探测器受到的非球形引力摄动及太阳光压等多源扰动问题,结合绕飞探测的周期性特点,提出一种小天体探测器绕飞轨道主动抗扰控制方法。首先,通过迭代学习控制对小天体探测器受多源扰动影响产生的误差进行抑制,然后设计扰动观测器估计系统总扰动,构造自适应律实时估计扰动上界,进而设计控制律对总扰动进行主动补偿。最后以243Ida作为目标天体进行绕飞探测仿真分析,结果表明该控制方法能更加有效地提高小天体探测器的轨道跟踪控制精度。     

目标天体极轨道卫星的轨道寿命

星际探测器轨道的特征与探测目的密切相关，对目标天体两级地区进行探测显然采用的是极轨道（或接近极轨道）。对于这类卫星（或称轨道器），如果轨道半长径较大，则会因第三体报骚动国导致轨道偏心率增大，使其近星距减小到等于目标天体的赤道半径而落到该天体上，结束其运动寿命，即使目标天体不存在大气（如月球等）亦会如此。     

深空探测器小天体交会段自主导航方法研究

针对深空探测任务中,与小行星交会段的自主导航问题,首先建立探测器在交会段的轨道动力学模型,并提出了2种导航观测方案:1)利用目标天体图像作为观测量;2)利用目标天体视线方向和目标天体夹角作为观测量.然后结合动力学模型和观测模型推导了2种导航方法的滤波算法公式.最后通过蒙特卡罗数值仿真分析方法,估算了2种导航方法的误差值,结果表明误差值在可接受精度范围内,验证了2种自主导航方法是可行的.     

近距空间链路协议概述

近距链路是小范围、双向、固定或移动的无线通信链路,一般应用于无人探测器、着陆器、行星探测器及静止轨道舱之间的相互通信。文章介绍了近距空间链路协议的原理及特性,讨论了近距链路协议的层结构和传输单元（PLTU）的构成,分析了Proximity-1（近距空间链路协议）的业务类型,并对近距链路协议的应用进行了展望。     

On the asteroid hazard

The concept of “space patrol” is considered, aimed at discovering and cataloging the majority of celestial bodies that constitute a menace for the Earth [1, 2]. The scheme of “optical barrier” formed by telescopes of the space patrol is analyzed, requirements to the observation system are formulated, and some schemes of sighting the optical barrier region are suggested (for reliable detection of the celestial bodies approaching the Earth and for determination of their orbits). A comparison is made of capabilities of electro-jet engines and traditional chemical engines for arrangement of patrol spacecraft constellation in the Earth’s orbit.     

Space System for Detecting Hazardous Celestial Bodies Approaching Earth from the Daytime Sky (<Emphasis Type="Italic">SODA</Emphasis>)

The concept of the System for the Observation of Daytime Asteroids (SODA system) has been developed, the purpose of which is to detect at least 95% of hazardous celestial bodies larger than 10 m in size that fly towards Earth from the Sun side. Spacecraft, equipped with the optimum version, which has three wide-angle optical telescopes of small aperture (20–30 cm) will be placed in a halo orbit around the L₁ libration point of the Sun–Earth system. This will provide a warning on the hazardous object, approaching from the Sun side, and will allow one to determine the orbit and the point of body entering Earth atmosphere to a sufficient accuracy, at least a few hours before the body collides with Earth. The requirements to the system are considered, the results of a preliminary design of the set of instruments have been described, the areas of visibility are calculated, and the versions of data transmission modes have been proposed. It has been shown that, in cooperation with other (particularly ground-based) projects aimed to observing objects flying from the night sky side, it is possible to detect in advance all hazardous bodies in the near-Earth space larger than 10 m in size that approach Earth from almost any direction.     

一种天文导航信息导引的星间链路自主定轨算法

针对星间链路自主定轨算法稳定性差,故障无法自主恢复等缺点,提出了一种天文导航信息导引算法,以提升星间链路自主定轨算法的稳定运行能力。算法利用天文导航极高的稳定性与完全自主性,确定星间链路建链指向,以保证星间稳定建链。并且,算法在天文导航中加入强跟踪滤波环节,使在轨道信息出现偏差以致星间链路中断时,具备快速的自主轨道确定及建链恢复能力。经仿真测试表明,卫星平稳运行时,利用本文算法,星间链路仰角及方位角指向误差均小于0.1°。而在轨道机动产生链路中断后,算法可使卫星快速恢复链路建链。仿真测试验证了天文导航信息导引算法的有效性。     

Ensuring of long operation life of the orbiting station EVA space suit

Russia has gained a lot of experience in operating the space suits (SS) during the extravehicular activities (EVA) by the crews of SALYUT-6, SALYUT-7 and MIR orbiting stations. A total of 21 Orlan-type space suits of various models were operated onboard the orbiting stations (OS) during almost 20 years period. Some of these space suits served up to 3 years in orbit. The paper reviews special features of long SS operation (without return to the Earth) onboard an orbiting station as well as the problems associated with SS repeated use by several crews. An analysis of measures to support solving of the problems of SS long stay and reliable operation onboard the orbiting station is made: selection of a corresponding SS type and separate elements design; selection of the materials; routine and preventive maintenance; development tests. The advantages of the space suit of a semi-rigid type for solving the above problems are shown. The paper includes a short analysis of space suits' operation onboard the Russian orbiting station MIR, and some restuts of inspection of the Orlan-DMA space suit returned to the Earth from orbit by STS-79 alter long operation in orbit. Recommendations on further improvement of the space suits for EVA operations in the International Space Station (ISS) are given.     

Orbit design for the Spektr-R spacecraft of the ground-space interferometer

In order to carry out tasks of the RadioAstron mission, a high-apogee orbit was designed. On average, the period of its satellite’s orbit around the Earth is 8.5 days with evolution due to gravitational perturbations produced by the Moon and the Sun. The perigee and apogee of this orbit vary within the limits 7500–70000 km and 270000–333000 km, respectively. The basic evolution of the orbit represents a rotation of its plane around the line of apsides. Over 3 years, the plane normal to the orbit draws on the celestial sphere an oval with a semi-major axis of about 150° and semi-minor axis of about 45°.     

月球探测技术--发展历程和特点

介绍了人类发射月球探测器进行的主要探月活动以及月球探测技术的发展和演变。分析了月球探测轨道设计与地球卫星的区别 ,给出了一些最基本的设计原则。最后 ,对探测器总体系统设计中的构型技术和各分系统的特点及其设计要求作了描述