火星环绕探测发展现状与趋势

基于火星环绕探测的任务需求,围绕行星际转移及环火飞行的约束条件和环境特点,首先分析了火星环绕探测任务面临的主要技术难点,结合火星环绕器的任务要求和功能特点,总结了火星环绕探测的关键技术和解决途径,主要有自主安全捕获控制、长日凌自主管理、高速测控数传一体化、多码率自适应中继通信等技术。随后综述了环绕探测平台功能及技术的发展历程、趋势和创新性,具体有对地通信速率、导航与变轨能力、结构承载与推进系统等,根据未来火星探测需求,分析了环绕平台需要发展的新能力。最后,对未来环绕探测方向进行了分析。

木星环绕探测器电源系统设计研究

木星环绕探测任务的规划,对电源系统的设计提出了新的需求和挑战。文章结合木星及木星系环绕探测器任务各个阶段的温度、光照、辐射等空间环境特点,分析了电源方案的设计需求,并调研了以美国伽利略号(Galileo)、朱诺号(Juno)和欧洲木星冰卫星探测器(JUICE)为代表的国外木星环绕探测器的电源系统设计。根据我国的能源和航天技术发展现状,比较了同位素电源和太阳电池阵2种技术路径,提出"太阳电池-蓄电池"是木星环绕探测电源系统的可行方案。最后给出了电源系统的初步设计方案和输出仿真,并通过分析建议在低温低光照太阳电池、宽域电源控制器和太阳电池辐照防护等技术方面针对任务进行适应性改进,以满足木星环绕探测的任务需求。

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。

面向月球环绕探测的光谱成像:研究现状与技术挑战

光谱成像仪可以精准探测月球表面物质成分与温度及其变化特性,成为新时期月球科学探测任务中重点配置的科学载荷,为进一步认知月球起源与演化历史、资源分布与环境特性提供科学数据。现有月球环绕探测光谱成像数据为人类认知月球表面物质组成、资源分布及演化历史等提供了科学参考,但面向月球资源与环境开发与应用的勘查存在空间分辨率较低且红外谱段偏少的问题。概述了国内外月球探测任务中的典型光谱成像载荷与研究热点;针对月球光谱的精准探测需求,对所面临的具体技术难题进行了讨论;就如何突破现有技术挑战,获取更高分辨率、更高灵敏度、更可信的光谱科学数据提出了针对性的具体解决思路与技术途径;最后,对面向月球环绕探测的光谱成像的发展趋势、挑战与应用进行了总结与展望。

木星系科学探测研究与展望

为了更好地规划中国首次木星系科学探测任务,对国外历次木星系探测任务的发展状况进行了调研分析,包括7次飞越探测、2次环绕探测(伽利略号和朱诺号),归纳总结了木星系探测任务的科学目标、载荷配置及其探测成果情况,分析得到了木星系科学探测任务特点和启示。最后,在上述分析和待解决问题的基础上,提出了中国木星系科学探测任务的初步设想与发展展望。

大行星、月球和小天体环绕型探测器的轨道问题

针对环绕型探测器的轨道,以具有不同物理特征的大天体(金星、火星和月球等)为例,根据它们的质量大小(决定其引力作用范围的大小)、密度分布和形状特征(决定其非球形引力场的特征),具体阐述了它们各自环绕型探测器轨道的可能形式和不同的变化特征,另外介绍了小天体探测时的两种伴飞形式。关于环绕型探测器的轨道特征,如月球无大气,对其低轨探测器而言没有能量耗散影响,却同样有轨道寿命问题,而且由于其质量分布不均匀,这种现象还与轨道倾角有密切关系;而对火星的环绕型探测器而言,尽管有类似现象,但与轨道倾角的关系却大不相同。这些重要的轨道变化特征,可为深空探测中目标轨道的选择和设计提供依据。

中国首次火星探测任务科学目标与有效载荷配置

中国首次火星探测任务将于2020年实施,科学目标和有效载荷配置是工程任务的重要顶层设计之一。简要回顾了国外已实施火星探测任务的主要科学目标,介绍了我国首次火星探测任务科学目标、有效载荷配置,分析了科学目标的创新性和特色。

大偏心率火星探测器轨道外推的近似方法

对于快自转天体,如地球和火星,由于其非球形引力位中田谐项的振动频率与卫星运动频率相当,会给构造大偏心率环绕型探测器轨道分析解带来无法克服的困难。本文以轨道偏心率e≈0.9的＂萤火虫一号＂（YH-1）火星环绕探测器为例,探讨在精度要求不高的情况下,给出近似分析解和计算效率与其相当的数值解计算方案,以满足在计算资源有限的制约下快速轨道外推的要求。

Autonomous determination of orbit for probe around asteroids using unscented Kalman filter

The observed images of the asteroid and the asteroid reference images are used to obtain the probe-to-asteroid direction and the location of the limb features of the asteroid in the inertial coordinate. These informa-tion in combination with the shape model of the asteroid and attitude information of the probe are utilized to ob-tain the position of the probe. The position information is then input to the UKF which determines the real-timeorbit of the probe. Finally, the autonomous orbit determination algorithm is validated using digital simulation.The determination of orbit using UKF is compared with that using extended Kalman filter (EKF), and the resultshows that UKF is superior to EKF.