星际探测太阳帆行星和太阳借力轨道全局优化

以太阳帆在20年内飞行至距离太阳200 AU以远进行星际探测为目标,研究太阳帆通过行星借力和太阳借力的轨道全局优化问题。建立太阳帆时间最优转移轨道数学模型,分析行星借力和太阳借力的约束条件,并用这些约束条件构造目标函数,从而将轨道优化的四点边值问题转化为求解无约束条件下的多变量优化问题。通过选取合理的约束权重,采用遗传算法获得大范围的粗略解,代入到序列二次规划算法中获得高精度解。仿真结果表明,虽然太阳帆通过太阳借力已获得相当大的加速度,但加上木星借力仍然可以节省相当多的飞行时间。提出的轨道优化思路,可以为太阳系逃逸任务轨道初步设计提供参考。

星际探测多脉冲转移发射机会搜索方法研究

针对星际转移发射机会搜索问题,结合等高线图法和主矢量原理,提出了一种多脉冲转移发射机会搜索方法.该方法首先通过绘制等高线图猜测出两脉冲转移的发射机会,然后基于主矢量原理,结合最优脉冲转移的必要条件和主矢量的变化历程,寻找潜在的最优三脉冲或多脉冲转移机会.以小天体探测为例的研究结果表明:与传统的两脉冲转移发射机会搜索方法相比,该方法引入主矢量,通过增加中间脉冲可以获得更多的潜在最优发射机会.

行星际探测X射线脉冲星导航可见性研究

X射线脉冲星能为行星际探测提供自主运营、高精度的导航服务。行星际探测过程中脉冲星并非随时可见,如何选择脉冲星关系到该导航方法的可行性。本文利用脉冲星、航天器及第三天体位置关系从几何角度研究脉冲星可见性问题,证明了在绝对定位导航中第三天体遮挡与干扰问题的解的等价性并给出了基于可见性的脉冲星优先选择准则;研究了X射线探测器姿态运动对脉冲星探测的影响,引入姿态转移矩阵解决了脉冲星实时可见性问题;研究了第三天体位置对两个航天器间通讯链路畅阻的影响,给出了基于X射线脉冲星的相对定位导航时机。有关可见性问题而建立的脉冲星选择准则,为行星际探测X射线脉冲星导航的工程应用提供了基础。

太阳矢量在行星际探测器姿态估计中的应用研究

在基于矢量观测的行星际探测器姿态确定中,参考矢量的几何关系是影响姿态估计精度的一个重要因素。针对这一问题,本文提出了一种利用太阳矢量来提高探测器姿态估计精度的最优算法。该方法在引入太阳矢量的基础上,将星敏感器测得的姿态四元数转化为两个互相垂直的参考矢量,并根据敏感器的测量精度计算相应的规范化权值系数;结合姿态四元数估计算法,给出最小二乘意义下的探测器最优姿态估计。最后,以深度撞击任务的实际飞行数据对本文所提算法进行验证。仿真结果表明,引入太阳矢量后的三轴姿态角估计误差小于150μrad,完全满足深度撞击任务的要求。

前苏联/俄罗斯的行星与行星际探测——世界航天初览之四

探索和认识宇宙奥秘,开发和利用宇宙资源,寻求人类进入新的活动疆域的可能与途径,这是空间探测与研究的目的和任务。 空间探测亦称宇宙探测或深空探测。大体上可分为五类:①对地球及其周围环境(含地球的大气层)的探测,多以卫星探测和载人航天器探测为主;②对地月空间、月球及其周围环境的探测;③日地空间与太阳的探测;④行星与行星际的探测;

美国的行星与行星际探测——世界航天初览之五

美国于1958年2月1日成功地发射了美国的第一颗人造地球卫星探险者1号。同年,美国的喷气推进实验室(JPL)在美国航空航天局的直接指导下,即着手开展对太阳系中各行星及行星际空间的探测研究工作,相继研制和发射了先驱者号、水手号、太阳神号、旅行者号、海盗号等行星与行星际探测器及彗星探测器。近年又研制和发射了火星勘测者号和火星探路者号探测器,对火星的探测与研究重又火爆。 一、先驱者号探测器

揭秘天问一号 我国星际探测征程迈出重要一步

5月15日7时18分,天问一号探测器成功在火星乌托邦平原南部软着陆,中国成为世界上第二个成功将探测器送上火星的国家。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在贺电中指出,天问一号探测器着陆火星,迈出了我国星际探测征程的重要一步,实现了从地月系到行星际的跨越,在火星上首次留下中国人的印迹,这是我国航天事业发展的又一具有里程碑意义的进展。

行星际探测用的微机器人方案

目前已经为行星际探测和彗星探测安排或设计了几项不载人飞行任务,在这些任务所需的基础设施中,最重要的设备之一是能将探测仪器部署在着陆航天器周围某个确定的探测范围内的机器人装置。这些机器人装置除完成常规作业外,还要承受行星际任务在发射、巡航和着陆时所固有的或诱发的环境和载荷。机器人装置必须在行星的自然环境下工作,这些环境可能出现极端的条件,比如火星表面大范围的温度变化和尘暴,一般情况下,行星的地形在局部范围内是未知的,这些地形可能是非常软的和非常轻的沙土或者崎岖不平的非常硬的岩石表面。此研究报告中,对为行星际探测的漫游车系统设计的几种可能方案进行了综述,同时也给出了几种备选的、创新的和十分原始的微机器人方案。这些方案是最近根据国际火星网(Intermarsnet)任务中对微机器人总质量小于5kg的要求精心设计的。

地球的使者——星际探测器(二)

在太空总署厂房看完星际探测器的整体结构后,一行人来到了装配车间。

美国宇航局开发六足星际探测机器人

美国宇航局开发出全地形六足星际探测器，用于探测最恶劣的环境，包括火星、月球，甚至是小行星。

霍金推出微型星际探测器计划

4月12日，英国著名物理学家霍金在纽约宣布，他将同俄罗斯商人米尔纳和美国社交网站脸谱创始人扎克伯格合作建立一个名为“突破射星”的太空探索项目，建造大批微型星际探测器，并以20％光速的速度将它们发往半人马座阿尔法星系。

霍金联手富商打造微型星际探测器

英国著名物理学家霍金4月12日宣布，他将同俄商人米尔纳和美社交网站脸谱创始人扎克伯格合作建立一个新的太空探索项目，以建造大批微型星际探测器，并以20％光速的速度将它们发往半人马座阿尔法星系。该计划名为“突破射星”。4月12日是联合国第6个国际载人航天日，也是人类首次载人航天飞行55周年纪念日。

NASA为星际探测机器人研发燃料电池

美国国家航空航天局（NASA）克利夫兰格伦研究中心的工程师们正致力于为星际探测器研发一种燃料电池，旨在延长探测器可操作的工作时长，尤其是处于寒冷和黑暗的环境时。目前探测器所采用的电池的充电渠道多来自太阳能电池板。

行星际空间环境对探测器可靠性影响分析

空间环境是影响航天器可靠性的重要因素。与地球轨道航天器相比,行星际探测任务可能会遭受更加恶劣的空间环境,例如极端温度环境,辐射环境,腐蚀性大气环境、宇宙尘等,再加上行星际任务寿命长,采用先进的器件和材料,空间环境对行星际探测器的可靠性构成严重的威胁,直接关系到探测目标能否实现。因此考虑空间环境对行星际探测器的影响,开展相关的预先研究无论是对于制定行星际空间探测计划,还是搭载仪器的设计都具有非常重要的意义。文章分析了极端温度、辐射环境和行星表面综合环境对探测器的影响,并对开展相关研究提出了建议。

它们的目标恒星：四颗星际探测器及其命运

今年10月，NASA宣布，经过36年的飞行，旅行者1号终于进入了星际介质，这些介质弥漫在恒星之间的空间中。虽然旅行者1号是首颗这样做的探测器，但它并非独自在太阳系外执行单程任务：还有其他4颗探测器紧随其后。

深空探测与我国深空探测展望

对人类已经开展的深空探测活动进行了回顾,简介了近期已开展和未来5年内将要开展的深空探测任务,以及未来主要航天国家的深空探测规划,提出了未来我国开展深空探测应掌握和突破的关键技术;介绍了我国深空探测的现状,对绕月探测工程和嫦娥1号进行了简介,重点介绍了探月工程二、三期的思路和二期工程的立项论证情况和初步总体方案,同时简要叙述了正在论证中的中俄联合火星探测、夸父计划、硬X射线天文望远镜和空间太阳望远镜等项目的概况;给出了对我国未来深空探测发展方向的思考和展望。

深空探测与我国深空探测展望

本文首先阐述了深空探测的有关定义和深空探测的作用和意义。对迄今为止人类已经开展的深空探测活动进行了简单的回顾，简介了近期己开展和未来5年内将要开展的深空探测任务，以及未来主要航天国家的深空探测规划，并对国外开展深空探测对我国的启示进行了总结，提出了未来我国开展深空探测应掌握和突破的关键技术。接着介绍了我国深空探测的现状，对绕月探测工程和嫦娥一号进行了简介，重点介绍了探月工程二、三期的思路以及二期工程的立项论证情况和初步总体方案，同时简要叙述了正在论证中的中俄联合火星探测、夸父计划、硬x射线天文望远镜和空间太阳望远镜等项目的概况。最后给出了对我国未来深空探测发展方向的思考和展望。