“天问一号”火星环绕器推进管路热控设计与分析

针对火星探测器空间环境特点和热控设计难点,提出了一种适用于火星环绕器的推进管路热控设计方法,通过采用优化的加热功率、合适的多层层数和适宜的加热器分区实现地火空间复杂外热流下的管路控温。将该方法在“天问一号”火星环绕器推进管路设计中进行分析与验证,对影响热控设计的因素如舱内外环境温度变化、管路是否有工质、是否受太阳照射、包覆多层层数以及加热功率等进行了分析。研究表明,该方法具有高度环境适应性,在环绕器飞行全过程及变轨条件下均能适应。未来需重点关注管路加热功率的设计和舱外多层包覆层数的影响,舱外管路受阳光照射影响大,设计时应尽量避免阳光照射。以上研究结果可为后续深空探测推进管路热控设计提供一定的参考。

“天问一号”环绕器测控数传通信系统设计与验证

针对“天问一号”火星环绕器最远距离4亿km下的超远距离大动态通信难题,“天问一号”火星环绕器测控数传通信系统通过多天线波束赋形的测控数传一体化技术、多码率自适应收发处理技术、高灵敏度信号捕获技术、超高灵敏度下的电磁干扰抑制技术以及极低温下大口径天线高精度稳定指向技术,实现了对–156 dBm微弱信号的高灵敏度捕获以及大动态下的数据自适应收发,除天体遮挡外全过程100%对地通信链路覆盖和波束覆盖,最远4亿km处对地数传速率达1 Mbps。该项技术已经在“天问一号”火星探测任务中得到了考核和验证,可以为后续深空探测任务中测控数传通信系统的设计与在轨工作提供参考。

航天器帆板温度受火星热流的影响分析

火星热流对环火轨道航天器的太阳帆板温度有较大的影响。本文建立了火星反照率的数学模型,分析了火星红外辐射和反照热流变化时,太阳帆板在近火弧段和远火弧段阴影期各自的温度变化规律。研究表明,在不同的轨道高度下,火星红外辐射和反照热流对帆板的影响各不相同,存在一个帆板温度受较大影响的临界轨道高度。当轨道高度小于此临界轨道高度,火星红外辐射和反照热流对帆板温度场的影响极大,不能忽略;当轨道高度大于此临界轨道高度,火星红外辐射和反照热流对帆板温度场的影响有限,可以忽略,为后续火星探测提供了一定的参考。