泛地图理论下深空探测场景空间制图表达思考

以月球与行星探测为代表的深空探测活动将人类对于物理空间的认知从地球空间拓展到月球、行星乃至行星际等深空场景空间。如何构建深空探测场景下的空间位置概念、制图内容,并建立相应的制图表达机制和可视化方法,以满足深空探测工程任务实施和重大科学发现的需求,这对制图学提出了新的挑战。针对此问题,在泛地图等前沿理论的指引下,结合笔者团队在中国深空探测任务中的制图实践,对深空场景中涉及的天体卫星轨道、月球与行星、探测器本体等多尺度空间进行统一位置关联,并对所涉及的制图内容、数据、可视化技术等进行了探讨,以构建一种面向深空探测场景的天、地、器一体化空间可视化表达的制图方法。可为研制中国后续深空探测工程任务和科学研究所需的新型制图产品提供思路。

2023年国外深空探测领域发展综述

2023年,国外共发射7次深空探测任务,包括3次月球探测、1次木星系探测、1次科学观测、1次太阳探测和1次小行星探测任务。美国发射“赛琪”(Psyche)小行星探测器;欧洲发射“欧几里得”(Euclid)空间望远镜和“木星冰卫星探索者”(JUICE);俄罗斯发射近半个世纪以来的首次月球探测任务--月船-25(Luna-25),但着陆失败;印度成功发射月船-3(Chandrayaan-3)和阿迪蒂亚-L1(Aditya-L1)太阳探测器;日本成功发射“小型月球探测着陆器”(SLIM)。

空间核动力在深空探测中的应用及发展综述

在概要介绍空间核动力发展历程的基础上,总结了同位素热/电源、核反应堆电源、核推进在深空探测领域的应用情况和相关发展情况,并讨论了空间核动力的安全问题。对未来空间核动力在深空探测中应用面临的技术问题进行了展望。

载人深空探测任务的空间环境工程关键问题

对载人深空探测过程中将遭受的太阳宇宙射线、银河宇宙射线、微重力、尘与尘暴、深空微生物等环境进行分析。对不同深空环境给航天员带来的威胁进行了探讨。从物理屏蔽防护、辐射风险的监测和预警、辐射防护药物、航天员选拨等角度对采取的措施进行了阐述。从空间辐射对航天员的损伤机理、抗辐射和微重力药物开发、空间辐射屏蔽防护结构与材料、航天服自清洁、抗微生物侵蚀材料的研发等多个角度对需要进一步开展的工作进行了讨论。

未来的深空探测与空间环境模拟

文章介绍了国内外有代表性的深空探测计划的内容、特点和意义,包括:欧空局的Exo Mars火星车、美国"2020火星车"以及中国的2020火星探测计划;金星着陆探测进展情况;欧空局木星系统探测计划"木星冰月亮探索者(JUICE)"和美国的"木卫二飞越任务(Europa Clipper)";"蜻蜓号(Dragonfly)"土卫六探测项目;美国的"彗星天体生物学探索取样返回(CAESAR)"项目;月球探测计划等。还分析了未来深空探测对空间环境模拟的具体要求,空间环境模拟对推动深空探测发展的重要意义;提出了对我国未来开展空间环境模拟试验的建议。

深空探测空间飞行器嵌入式操作系统研究与设计

分析嵌入式实时操作系统在国内外深空探测领域的研究与应用现状，提出面向深空探测空间飞行器应用特点的具有多任务管理、内存管理、文件系统、容错和故障管理等功能的高可靠、高性能的嵌入式实时操作系统的研究与设计方案，并展望其在未来网络化及分布式安全深空探测空间飞行器中的发展前景。

中国月球及深空空间环境探测

深空探测承载着人类航天技术发展、探索宇宙奥秘和寻找地外生命及人类宜居地的重任,成为各航天大国关注的热点。我国月球与深空探测虽然起步晚,但起点高,正在追赶并将实现领先。简要回顾了我国月球及深空空间环境探测的载荷情况、数据结果、理论和应用研究成果,简述了当前在研的自主火星空间环境探测目标以及规划中的未来深空探测任务,并根据当前国际发展态势,及我国在研、规划中的月球及深空探测任务情况,分析了我国月球及深空空间环境探测的关键科学问题、载荷技术发展趋势、理论与模拟的研究需求,最后对深空环境探测进行了展望。

印度深空探测计划:目标宏大,结局难料

近期,印度公布了多个深空探测项目,包括日印合作月球南极着陆任务、月球采样返回任务、金星轨道任务、火星着陆任务、部署系外行星观测空间望远镜、建设月球基地等,尽显印度渴望成为航天强国的雄心壮志。虽然近年来印度积极开展深空探测任务,取得了不俗的成绩,但是否有能力如期完成这些新项目,恐怕还要打一个大大的问号。

火星探测 中国深空探测新征程——第三届中国空间技术论坛勾画中国火星探测蓝图

2010年10月21日,以"火星探测"为主题的第三届中国空间技术论坛在北京召开。月球探测和火星探测,一直是深空探测的重点领域。在嫦娥-2月球探测器成功运行、拉开中国月球探测二期工程序幕之际,中国航天及相关领域专家汇聚第三届中国空间技术论坛,共同勾画了中国火星探测蓝图。作为本届论坛的主办方,中国空间技术研究院院长杨保华在致辞中表示,实施自主火星探测将是中国继探月工程后的又一个具有重要里程碑意义的重大航天活动。开展火星探测是航天技术发展的必然趋势和重要使命,也是实现中国航天跨越式发展,推动科学研究深入的重要保证。所以,必须抓住历史机遇,乘势而上,以实际行动推动中国深空探测科学研究工作的发展,为实现中国航天持续发展、建设创新型国家作出更大的贡献。

空间目标与环境红外特性理论建模及其场景生成

介绍了空间目标与深空环境红外特性物理建模的基本方法,建立了卫星和深空背景的红外辐射特性理论模型,在此基础上首次从物理现象的角度初步实现了空间目标及其深空环境的动态景象生成。研究结果对空间目标的探测具有一定的参考价值。

深空探测技术专业委员会第五届学术年会暨第四届中英空间科学与技术合作研讨会召开

中国宇航学会深空探测技术专业委员会第五届学术年会暨第四届中英空间科学与技术合作研讨会于2008年10月11日至14日在湖南长沙召开。本次年会由深空探测技术专业委员会主办,北京航空航天大学与湖南大学共同承办。湖南大学校长钟志华院士、

深空探测通信技术发展趋势及思考

阐述了深空探测通信的重要地位和意义,就深空探测通信中的主要问题和特点开展论述,分析了深空探测通信的国内外研究现状。提出了利用地球静止轨道卫星编队的方法构建我国自主的天基连续测控和通信系统的构想,并以月球为中继、利用地月系统内的拉格朗日点开展深空探测。建议当前开展深空探测通信中星际互联网络体系结构、高效信道编码技术和空间协议研究的构想。

采用MPPT技术的国外深空探测器电源系统综述

最大功率点跟踪(MPPT)技术能够最大限度利用太阳电池阵输出功率,对于光强和温度变化较大的深空探测器,具有一定的优势。对MPPT电源系统拓扑结构及其在国外深空探测领域的典型应用,如"罗塞塔"(Rosetta)、"信使"(MESSENGER)探测器电源系统等,进行了调研和综述,分析了3种MPPT拓扑结构的特点,并指出光强、温度等空间环境因素,以及负载特性、系统稳定性对电源系统的影响,可为MPPT技术在我国深空探测器电源系统设计中应用提供参考。

深空探测对航天器热控技术的推动

工程热物理学广泛应用于航天领域,一方面解决了具体航天工程问题,另一方面逐步发展成为交叉学科——空间热物理。随着我国在深空探测领域不断拓展,以深空探测器研制中的工程热物理问题为需求背景,推动着航天器热控制技术、防热技术等取得新的发展。文章在介绍深空探测器技术体系的基础上,分析了热设计、热分析、热试验、热控硬件、防热等方面的技术进步,并就深空探测领域进一步拓展对工程热物理发展的牵引进行了展望,分析了工程热物理学与航天技术间相互促进、相互推动的关系。

空间中子探测器能量响应仿真分析及验证

空间中子会对在轨航天器的电子系统造成损伤,并可能对执行任务宇航员的生命安全造成严重威胁。准确分析空间的中子环境特性,是保障航天器抗辐射加固设计合理和宇航员生命安全的前提。基于Fluka软件利用蒙特卡罗的方法模拟、分析、设计了基于塑料闪烁体的复合结构中子探测器,从探头尺寸、结构位置、探测效率、反符合结构等方面进行了仿真分析,确定了探测器的0.5 mm、3 mm梯度复合结构,并利用14~25 MeV的单能中子进行了试验验证。结果表明:设计的探测器可用于空间站舱内中子环境以及近地空间中子探测,能够为后续的工程载荷设计提供理论和技术支持。

一种空间微型质谱仪的芯片级离子源研究

设计了一种空间微型质谱仪用三电极场芯片级离子源结构,该离子源由5层电极板构成气体电离区和离子引出区。采用MEMS技术制备了芯片级离子源原理样机,测试了其电子流、离子流和稳定性。结果表明:该芯片级离子源能够产生0.357 mA以上的电子流,接收到的离子流可以达到527 pA,满足空间探测任务中微小型质谱仪离子源的功能要求。

为了在地外天体上着陆——记中国航天科技集团公司五院总体部空间科学与深空探测总体研究室

他们，是嫦娥三号探测器总体设计团队，他们曾先后托举嫦娥一号、嫦娥二号飞向月宫，将“嫦娥奔月”的美丽神话变成了现实，他们来自总体部空间科学与深空探测总体研究室。6年前，这支平均年龄只有32岁的年轻团队，又一次带着探索未知的渴望和誓攀科技高峰的决心，开始了让中国人的印记踏上月球的漫漫征程。6年后，他们蓄势待发，再一次用满怀的信心和火热的激情实现“嫦娥三姑娘”月宫起舞的梦想。

VLBI软件相关处理机研究进展及其在深空探测中的应用

甚长基线干涉测量(VLBI)是重要的射电天文技术,具有极高的空间分辨率,是国际上广泛采用的深空探测器高精度测量手段,相关处理机则是VLBI数据预处理的核心设备。由于VLBI观测数据的相关处理具有数据密集和计算密集的双重特点,目前绝大多数均由专用的大规模高速硬件相关处理机承担。随着通用计算机性能的迅猛发展,基于通用商用计算机的VLBI软件相关处理机的研究逐渐得到重视,并发展迅速,成为VLBI技术领域新的研究热点。软件相关处理机具有制造价低、复制容易、升级简便等特点,有可能在不久的将来,以深空探测领域为切入点,得以普遍应用,并且在常规天文数据相关处理中替代现有的硬件相关处理机。

中国深空探测领域发展及展望

深空探测一般指对月球及以远的地外天体进行空间探测的活动。20世纪50年代末，人类开启了深空探测的序幕。迄今为止，已发射深空探测任务超过240次，对太阳系内包括月球、行星、彗星、太阳等天体进行了探测，飞行最远的探测器距离地球超过200亿千米。

深空探测中的轨道设计和轨道力学

深空探测相对于地球卫星而言，指探测器脱离地球引力范围，进入行星际空间甚至距离地球更远的空间对太阳系内或者太阳系以外的天体进行探测．从20世纪末尤其是21世纪以来，随着航天领域科技的进步和提高，对月球和太阳系其他大行星的探测，越来越多地得到世界各国的关注．近几年，我国也加快了对月球的探测步伐．2007年10月24日，我国成功发射了第1个月球探测器嫦娥一号月球探测器，实现了精确变轨、成功绕月的预定目标，获取到大量科学数据和全月影像图，并成功实施受控撞月任务．2010年10月1日，我国又成功发射嫦娥二号月球探测器，获取了分辨率更高的全月影像图和虹湾区域高清晰影像，并成功开展环绕拉格朗日L2点等多项拓展性试验，为深空探测后续任务的实施奠定了基础．