火星探测器

摘要： 2月4日晚,2022年北京冬奥会开幕。远在3.2亿千米外的“天问一号”火星探测器回传了和本届冬奥会、冬残奥会吉祥物“冰墩墩”“雪容融”的自拍照,送上“宇宙级”冬奥祝福,网友更是惊叹于“原来我们在火星也有啦啦队”。北京是首个夏冬双奥之城,“天问一号”是中国首个行星际探索任务,两者的“梦幻联动”既是绿色奥运、科技奥运、人文奥运核心理念的中国表达,更是中华民族对更高、更快、更强、更团结的倡导和追求。

摘要： 2021年,深空探测领域在疫情影响下依旧迸发出强大活力,中美阿三国火星探测器成功抵达火星,全球发射3次深空探测任务,“帕克太阳探测器”(PSP)等在轨任务实现新的探索里程碑,同时多个政府和商业探测任务蓄势待发。各国政府继续推动以月球和火星为重点的太阳系探测,地月空间经济圈吸引越来越多商业力量进驻,与此同时美军开始加速布局地月空间活动能力,深空探测领域正迎来参与者爆发、从探索迈向应用的转型发展期。此外,美国将深空领域视为推动新太空国际规则的重要着力点,推动国际联盟与秩序的建立。

摘要： 我国首次火星探测任务克服诸多难点与挑战,将直接对地通信与中继通信有效结合,并根据中继轨道及通信任务要求,制定了多节点、多体制、多模式的中继通信策略及可靠的对地通信策略,合理灵活策划中继通信链路工作模式,尽可能提高了中继数据传输的可靠性和数据容量,保证了任务的有效实施。

摘要： 封面图上展示的是火星耶泽罗陨石坑的色彩增强光学图像,由“毅力号”火星探测器的Mastcam-Z仪器拍摄于2021年4月18日。图片中前景的平顶山,俗称科迪亚克孤丘,绵延2.2千米,宽250米。它暴露出的古老的层状岩石,表明了河流三角洲沉积物逐渐堆积的过程,以及之后的洪水来袭。

摘要： 时光呼啸,农历新年正迎面赶来,这是我们第三百四十三次与您相见,也是2022年的第一次。2021年,纵观全球,洪水、战乱、巨星陨落,还有变异的病毒、反复的疫情,天灾人祸显得人类无助渺小。但是,这一年,我们也共同见证了我国脱贫攻坚战取得全面胜利、“天问一号”火星探测器携“祝融号”火星车首次在火星留下中国的足迹。

摘要： 2022年世界深空探测将进入一个新的高发期,美国的灵神号探测器将奔赴小行星主带开展对16号小行星——灵神星的探测,俄欧火星探测器将克服重重困难前往火星,而月球探测也终于在50年的冷寂后再次开始了新的竞争。2022是值得期待的一年,或许也是新的深空竞赛开始之年。

摘要： 6月20日上午,深空探测与地外生存科技论坛开幕式暨中国航天先进材料创新联盟启动会在线上线下同步举行,线下会场设在南京大学仙林校区。大会主旨报告环节,“嫦娥五号”探月工程三期探测器系统总指挥、总设计师杨孟飞院士,“嫦娥三号”及“嫦娥四号”探测器系统总设计师、“天问一号”火星探测器系统的总设计师孙泽洲,“嫦娥四号”探测器项目执行总监张熇。

摘要： 进入段气动热环境的有效预测对火星探测器气动热防护设计具有重要意义。本文基于自研的有限体积计算流体力学(CFD)求解器PHAROS,引入两温度和8组分火星大气化学反应动力学模型,成功实现了对火星进入热化学非平衡流场的数值模拟。PHAROS预测的激波脱体距离和表面热流与HET风洞火星科学实验室(MSL)模型试验数据一致,证实了该求解器的可靠性。计算结果表明,HYPULSE风洞试验模型高温激波层和肩部下游膨胀区内存在显著的热力学非平衡。同时,本文还利用PHAROS对MSL的真实有迎角飞行工况开展三维模拟,该条件下MSL辐射平衡壁面高温分布在球头和下肩部,约1300K,表面高低温差近300K;MSL前体表面具有双环式压强分布,壁面对流传热最大值出现在球头附近,为0.53MW/m^(2),下肩部同样具有较高的气动加热水平。算例测试和应用研究表明,PHAROS求解器可对火星进入段气动热环境实现可靠预测,为未来火星探测器气动加热规律研究和气动热防护设计提供技术支持。

摘要： 探索浩瀚宇宙,是人类不懈追求的梦想。中国伟大的航天发展历程,令国人满是自豪与骄傲。2003年10月,“神舟五号”载人飞船升空,2007年10月,“嫦娥一号”成功“奔月”……当看到“祝融号”升空的那一刻,我热血沸腾,随后与小伙伴们一起创造了它——“初鸣号”火星车模型,一个属于我和小伙伴们的智慧结晶。

摘要： 2020年7月23日,“天问一号”火星探测器成功发射,开始了我国首次火星探测任务。我国于同年9月26日发行2020-21纪念邮票(图1)。票图上有地球、火星和升空的探测器,其中升空轨道和绕火星飞行的轨道加上了荧光,在紫外光照射下会发光。探测器发射后,经过6个半月的飞行,减速进入环火星轨道,在绕行火星飞行3个月后,2021年5月22日,“天问一号”的着陆平台和火星车组件安全平稳地降落火星表面,随后火星车离开着陆平台开始自行移动。

摘要： 本文设计了一种基于动态加权的火星探测器制动捕获多目标优化方法.以制动推力方向沿火星探测器速度反向的制动捕获策略为例,首先描述了有限推力下火星探测器的制动捕获问题,然后研究了基于自适应参数调整的动态PSO算法,最后基于动态加权设计了火星探测器制动捕获多目标优化方法.仿真分析表明,本文设计的火星探测器制动捕获多目标优化方法能够在保证捕获精度和燃料相对最优的同时加快收敛速度,减少优化次数,因此具有一定的研究和应用价值.

摘要： 针对火星探测器飞行距离遥远和飞行环境复杂带来总体设计参数难以优化的问题,建立以遥感性能和总重为综合优化目标的优化问题,考虑探测器的轨道、载荷、电源等分学科,基于协同优化方法建立火星探测器的系统级和学科级优化模型,从而将一个复杂优化问题转化为多个子学科的并行协同优化问题,采用自适应动态罚函数加快优化的收敛速度,最终获得协同一致的优化结果,为火星探测器的总体参数设计提供了一种新的方法.

摘要： 研发了一套具有自主知识产权的火星探测器精密定轨及动力学参数解算软件MAGREAS,介绍了软件的设计思路与基本结构;对2009年8月份中国VLBI网(CVN)跟踪的火星探测器MEX的三程多普勒数据进行处理.结果表明,对于三程多普勒数据,精密定轨后的残差处于0.1mm/s的水平,轨道与MEX的精密轨道差距200米左右.针对MEX跟踪数据的处理结果,表明该软件结果可靠.这套软件可以为中国的火星探测器轨道跟踪数据的处理提供一定的参考.

摘要： 针对火星大气环境下热化学非平衡效应的基本特点,建立高温火星大气热化学非平衡和表面有限催化计算模型,并进行验证,然后研究热化学模型、表面催化模型和湍流效应对气动热环境的影响,分析不同气体模型对气动力特性影响的规律性.研究结果表明:火星探测器流场中热化学非平衡效应非常严重;热力学模型和化学反应模型的选择对气动热计算有着重要影响;有限催化模型能根据表面材料的催化特性精细化预测表面热流和温度,为防热设计提供更精确合理的参考标准;湍流效应使表面热流显著增大;热化学非平衡气体模型是计算气动力特性最优的气体模型.

摘要： 火星探测器一般为球冠倒锥构型的钝体飞行器;对于此类飞行器,其后体流动较为复杂,存在大范围的分离与再附、激波/旋涡干扰等;相应地,其动态特性一般也较为复杂,是设计关键问题之一.文章针对弹道靶火星探测器试验模型(MSL),采用近似比热比方法模拟火星大气环境,验证采用的数值方法与软件(in-house programm FLY3D-Mars)的正确性,数值研究了其俯仰动态特性随γ的变化规律,结果表明,在所考察范围内,试验外形均为动稳定.超声速阶段,比热比越小,压缩性增强,动导数减小,动稳定性增强,与弹道靶试验结果一致.分析认为导致流动机理是由于不同γ流场压缩性不同,比热比γ减小,流场压缩性增强,后体流动结构越稳定,从而导致动稳定性增强.

摘要： 在前期对量子动理学(Quantum Kinetic,QK)模型详细评估的基础上,本文将该模型进一步应用于火星探测器再入流动稀薄气动特性的数值预测.火星大气化学反应数据十分有限,传统的TCE模型受限于化学反应速率系数的实验数据而QK模型摆脱了这一限制.数值模拟了探路者号火星探测器85km、95km和110km高度的稀薄气动特性,评估了稀薄气体效应的影响规律.结果表明,高超声速绕钝头体外形的稀薄气动力特性对化学反应及其模型并不敏感,但化学反应对气动热特性的影响不容忽略,考虑化学反应后的驻点热流可以下降约12％-14％.本文还根据QK模型的理论反应速率拟合了一套相应的TCE模型参数,使用该参数的TCE模型计算结果与QK模型直接计算结果吻合良好.

摘要： 本文以火星探测为背景,针对火星探测器进入段动力学复杂,惯性导航精度低等问题,充分利用环绕器与着陆器间的通信链路,提出基于无线电测量和惯性测量的组合方式,通过无迹卡尔曼滤波得到着陆器进入段的位置估计,达到提高精度的目的.仿真分析和结果表明:增加环绕器无线电测量可以有效抑制着陆器位置和速度误差发散现象.在着陆器自身惯性测量的基础上,增加单个环绕器无线电测量后,着陆器进入段位置误差不超过5km,速度误差在100m/s以内;若继续增加环绕器的个数,着陆器的导航精度明显提高.进入段导航精度的提高有助于改善着陆器最终的精度,基于环绕器无线电测量方式简单有效,具一定的指导意义.

摘要： 以火星探测器地火转移阶段为背景,研究零重力环境下液体晃动动力学问题.首先在CFD软件FLOW3D上仿真分析了典型零重力下航天器机动过程的液体晃动,得到了贮箱内液体分布形态的变化,以及液体对贮箱的作用力和力矩时序变化曲线;然后建立了零重力下液体晃动问题的四面体构型等效弹簧阻尼模型的动力学方程组;最后,在MATLAB/SIMULINK平台搭建等效弹簧阻尼模型的动力学仿真模型,仿真得到等效模型对贮箱的作用力和力矩时序变化曲线,通过与CFD仿真结果对比,发现两组曲线在误差允许范围内相互匹配,从而验证了该等效模型对零重力环境下液体晃动问题的适用性.

摘要： 火星大气进入制导对火星探测的着陆精度起着关键性作用,针对下一代火星探测器对着陆精度及抗干扰能力的要求,将极具潜力的数值预测校正方法应用于大气进入段制导.首先对火星大气进入制导问题进行了详细描述,接着阐述了数值预测校正核心算法,最后以火星科学实验室(MSL)任务数据作为仿真参数,通过标称轨迹三自由度仿真与蒙特卡洛试验,对算法应用于火星大气进入过程的制导性能进行了分析评估,仿真结果表明,该算法能够在满足开伞条件约束与气动过载约束下,达到很高的制导精度,并且在火星探测着陆存在诸多不确定性因素的情况下,数值预测校正制导法表现出了优良的鲁棒性,其在未来火星精确着陆工程中的应用潜力得到了有效验证.

摘要： NASA“火星科学实验室”所使用的着陆缓冲关键技术——“空中吊车”方案作为不同于以前探测器着陆支架和缓冲气囊技术,具有前沿性和开创性.本文从结构配置,着陆动作,下降平台飞离以及着陆稳定性和冲击载荷等对“空中吊车”进行了分析和总结,对中国进行火星探测以及其他深空探测有着重要的参考意义.

摘要： 本发明涉及光子探测技术领域，特别是涉及一种光电探测器、光电探测器的制备方法、光电探测器阵列和光电探测终端。本申请实施例中提供了一种光电探测器，包括衬底和形成于该衬底之上的光学谐振腔：所述光学谐振腔可包括：光吸收层，具有相对的光线入射外表面和底部外部表面，以及位于所述光线入射表面与所述底部表面之间的外侧壁；陷光结构层，覆盖于所述光线入射表面；以及光反射结构层，覆盖于所述光吸收层的所述底部外表面和/或所述外侧壁上；其中，所述光反射结构层用于反射透过所述陷光结构层射入所述光学谐振腔中的外部光线，以增加该外部光线在所述光吸收层中的传播光程，进而有效提升光电探测器的光子吸收效率。

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： 本发明提供了一种火星探测器双组元多档推力器配置和布局方法及系统，包括：步骤S1：获取底板集中布局方案选择结果信息；步骤S2：获取分档主备配套结果信息；步骤S3：对3档推力器组合工作模式进行构造，完成推力器力臂长度协调安装；步骤S4：以探测器总体构型与布局为基础，对推力器布局位置合理及设计代价进行权衡，考虑探测器力学环境对推力器的布局位置的约束，推力器羽流及工作热影响，结合单机设备的布局状态，确定推力器布局位置；步骤S5：获取火星探测器双组元多档推力器配置和布局信息。本发明充分考虑了火星探测器布局空间及系统资源限制，解决了资源约束下推力器布局问题，满足探测器姿轨控的工作要求。

摘要： 本发明一种基于稀疏提升集成分类器的火星探测器软着陆过程中陨石坑的检测方法，它有四大步骤：步骤1.确定候选陨石坑；步骤2.候选陨石坑纹理特征抽取；步骤3.对抽取的纹理特征进行特征选择；步骤4.将Boost算法与稀疏核密度估计算法RSDE‑WL1结合，设计了稀疏提升集成分类器，以实现对基于图像的陨石坑的快速检测。本发明主要是利用所设计的稀疏提升集成分类器具有稀疏解和降低计算复杂度的优点，对基于图像的陨石坑纹理特征进行特征抽取和选择后，实现对陨石坑和非陨石坑的分类，以达到陨石坑的快速检测。其分类准确度能近似达到85％及以上，对实际的火星探测器软着陆过程中陨石坑的检测具有一定的参考价值。

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： 本发明提供了一种火星探测器双组元多档推力器配置和布局方法及系统，包括：步骤S1：获取底板集中布局方案选择结果信息；步骤S2：获取分档主备配套结果信息；步骤S3：对3档推力器组合工作模式进行构造，完成推力器力臂长度协调安装；步骤S4：以探测器总体构型与布局为基础，对推力器布局位置合理及设计代价进行权衡，考虑探测器力学环境对推力器的布局位置的约束，推力器羽流及工作热影响，结合单机设备的布局状态，确定推力器布局位置；步骤S5：获取火星探测器双组元多档推力器配置和布局信息。本发明充分考虑了火星探测器布局空间及系统资源限制，解决了资源约束下推力器布局问题，满足探测器姿轨控的工作要求。

摘要： 本发明公开了一种火星探测器器上自主轨道计算方法，其是基于径向基神经网络曲线拟合的计算方法，其步骤包括：首先建立三层径向基网络模型；再根据地面测定轨得到火星探测器一段时间内轨道预报数据，以该数据为训练样本对径向基网络训练；最后将训练完毕的径向基神经网络模型作为器上轨道预报模型上传给火星探测器。本发明不需要星上建立复杂动力学模型和星历计算，且预报精度几乎等同于地面轨道预报精度，还适用于工程实施；既能满足递推结果工程精度约束，同时也能满足器载计算机有限资源的约束。

摘要： 本发明公开了一种基于拉格朗日插值星历的火星探测器器上轨道递推算法，包含以下步骤：步骤S1、读取DE405星历中行星的位置和速度矢量；步骤S2、利用二次多项式插值算法求取任意时刻的行星位置和速度矢量；步骤S3、使用四阶龙格库塔算法进行轨道递推。本发明既能满足递推结果工程精度的约束，同时也能满足器载计算机有限资源的约束。