太阳系探测的进展与比较行星学的主要科学问题

回顾了太阳系的探测历程,综合分析了太阳系探测的发展趋势。未来的太阳系探测将以月球与火星探测为主线,适度开展太阳系其他行星及其卫星、小行星和彗星的考察性探测。21世纪将是全面探测太阳系并为人类社会长期可持续发展服务的新时代。随着太阳系探测的进展,通过系统比较地球与类地行星的大气层与水体的形成演化过程、地形地貌与地质构造特征、岩石类型、热历史与内部结构等方面的共性与特性研究,表明行星的质量大小和行星与太阳的距离的相互耦合,制约了行星的形成和演化的复杂过程。比较行星学已成为指导太阳系探测的科学理论体系。

太阳系探测的发展趋势与科学问题分析

分析了太阳系探测的发展趋势,认为从月球到火星是未来太阳系探测的主线,太阳系探测将从普查性探测向重点天体探测转变,从技术实现为主向科学牵引转变,国际合作成为太阳系探测的必然趋势。归纳了太阳系探测的关键科学问题,认为太阳系与行星系统的起源和演化是探测的终极科学目标,寻找地外生命和宜居环境是探测的主要驱动力,预防太阳活动和小天体撞击对地球的灾害性影响是探测的现实意义。在探月工程取得进展之后,中国应以月球和火星探测为主线,以火星探测为切入点,有序开展火星、小行星、太阳、金星、木星系统等太阳系探测任务,牵引航天技术进步,推动行星科学发展。

太阳系探测国际发展态势分析

该文利用文献计量和文本挖掘方法,围绕各国依托航天器平台开展的太阳系探测任务,对任务的科研产出开展文献计量分析,描绘国际太阳系探测研究的发展全貌,重点分析太阳系探测任务的发展趋势及其科研产出态势,为中国未来开展太阳系探测活动提供参考和借鉴。

太阳系边际探测任务的科学载荷配置研究

针对我国目前正在论证的太阳系边际探测任务的科学目标,提出了科学载荷配置建议,包括场、粒子和光学3大类共10台载荷,给出了载荷的性能指标需求及重量和功耗等工程需求。各载荷的方案兼顾指标先进性和研制周期紧迫性,集中了国内多个单位的技术优势,具有较好的技术基础和继承性。针对该超远距离探测任务,提出了载荷小型化和低功耗、高可靠和长寿命、科学数据处理和压缩等共性关键技术及初步解决方案。载荷配置主要立足国内,同时结合已有的国际合作基础,国际合作将会发挥更大作用。

面向太阳系边际探测的多天体借力目标选择方法

太阳系边际探测将增进人类对太阳系形成与演化的认知,是未来深空探测的重要方向。由于太阳系边际距离地球遥远,探测所需轨道能量大,利用多天体借力飞行是实现太阳系边际探测的必然选择。研究了面向太阳系边际探测的多天体借力目标选择问题。给出了两种多天体借力动力学模型,并评估了两种模型各自的优势。基于太阳系边际探测的约束与目标处理方法,提出了一种结合两种多天体借力模型的逐步多层嵌套优化方法,并给出设计步骤,实现不同任务约束下太阳系边际探测多天体借力转移轨道优化设计。以2030—2040年针对太阳系鼻尖与尾部探测为例,给出了最优多天体轨道飞行序列排序,验证了所提方法的有效性。仿真结果表明,针对太阳系鼻尖的最优多天体借力序列为地球-金星-地球-地球-木星-土星-太阳系边际鼻尖,而针对太阳系尾部的最优序列为地球-金星-地球-地球-木星-海王星-太阳系边际尾部,研究可以为我国未来太阳系边际探测目标选择与任务规划提供参考。

面向太阳系边际探测的激光通信方案研究

针对我国太阳系边际探测任务需求,提出了利用激光链路进行对地高速信息传输的方案。梳理了深空激光通信的国外发展现状,分析了太阳系边际探测任务的激光链路特点和约束条件,给出了飞行激光终端和激光地面站的初步方案和主要参数,进行了链路预算和影响因素分析,并对我国未来太阳系边际探测任务激光通信的发展进行展望,为我国太阳系边际探测任务的激光通信论证与实施提供参考。

“露西号”探测器将探访8颗小行星

平凡的"露西号"2021年10月16日,美国宇航局的"露西号"探测器搭乘"宇宙神5号"火箭,从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角天军基地发射升空,正式开启它的外太阳系探测之旅,此行的目的是去探测小行星。"露西号"是一个平凡的探测器,它没有复杂的构造,建造它所需的几乎所有的零配件都不特别。承担"露西号"航天任务的洛克希德·马丁太空系统公司,仅需要把买来的部件组装在一起就可以了。当然,一次又一次的测试是少不了的。

1999年科学上的成就

如果一个人单从报纸上的大标题看问题，似乎科学在本千年末并没有留下精彩的印记。当３个探测器──“火星气候轨道器”、“太空２号”和“火星极地着陆者”探测器神秘地失去音讯时，关于火星的新发现的希望就成了泡影。而当一只陀螺失效时，哈勃太空望远镜便不得不闭上它的眼睛，等待航天飞机去修理。 然而这些令人沮丧的事件只不过是整个事情的一部分。回眸２０世纪最后一年，显然远非是不堪回首的，几乎在所有的领域都取得了些许突破，这得益于知识的不断积累。 尽管遭受了一些挫折，但航天器仍继续进行着对太阳系的探测和对宇宙的探索。其中不乏对通往太空的方式的思索：从空中呼吸器和太空气球，到超轻型的航行。科学家们继续进行关于机器人或人是否首先应该探索太空的辩论，并且考虑人类如何才能在星球间赚钱。而在人问，《科学美国人》杂志编纂了一份探索另外的世界的网络指南。

柯伊伯带尘埃动力学研究进展

回顾了针对柯伊伯带开展的空间探测任务,介绍了柯伊伯带尘埃的2类形成机理和3类破坏机理。在此基础上,总结了前人在柯伊伯带尘埃动力学建模方面所做的工作,探讨了柯伊伯带尘埃表现出的族群迁移机制,以及柯伊伯带尘埃对于内太阳系行星际尘埃的贡献。研究有助于理解太阳系边际与星际空间的尘埃环境,从空间环境安全角度为太阳系边际探测任务的轨道设计提供一定的指导意义。

美国行星科学2023—2032年规划及启示

《起源、世界和生命:2023—2032年行星科学和天体生物学》是美国科学院发布的第3份用于指导太阳系探索未来10年发展的战略规划文件(简称2023规划报告),涵盖科学探测任务、基础前沿研究和先进探测技术等,内容丰富前瞻,引起各界关注。该报告还首次包括了行星防御内容,新增了对空间科学人文和社会价值的阐述。本文解读了该报告的核心内容,指出它聚焦行星起源、太阳系天体(不含太阳)的结构和演化、生命和宜居性3大科学主题,建议美国新实施大中小型系列空间科学任务、继续推进既往2013规划报告推荐的在研任务,并力争在探寻太阳系地外生命前沿与交叉科学领先取得重大突破。