基于真空引射驱动的火星尘暴发生装置气动结构设计

火星尘暴发生装置是火星尘暴地面模拟系统的关键部件,其气动结构直接影响到尘暴试验流场的品质。本文设计了火星尘暴模拟系统的真空引射驱动工作流程,并提出了尘暴发生装置的气动结构。为了验证不同气动结构对尘暴流场的影响,开发了专用设计分析软件。最后,通过设计算例对比分析了收缩比为1.5和2,以及维氏曲线和五次方曲线等四种组合气动结构的流场。结果显示,当收缩比为1.5,气动曲线为维氏曲线时,流场品质最好。本文研究成果可提高火星尘暴发生装置气动结构设计效率,为火星尘暴模环境拟系统的研制提供支持。

高速火星尘暴模拟装置气力输送系统设计

开展火星尘暴环境地面模拟实验来验证火星探测器的性能是至关重要的,因此须建立火星尘暴环境的地面模拟装置。本文在对国外火星尘暴和气动模拟设备及其技术特点分析的基础上,提出了采用二次风输送的高速火星尘暴模拟系统总体方案,进行了高速火星尘暴气力输送流程的设计,并给出了沙尘质量流量、输送混合比、输送速度、输送压力、管道直径以及二次风量等气力输送参数的算式。本文研究成果可为我国的高速火星尘暴模拟装置工程设计及实施提供参考。

试论苏学军的科幻小说——以《火星尘暴》和《远古的星辰》为例

苏学军是"新生代"重要的科幻作家。他的科幻小说《火星尘暴》与《远古的星辰》,都以遥远的外星球作为背景,通过创造世界、捍卫和平等重大题材,表现出昂扬奋发的英雄主义气概,形成了自己的创作风格,在现代主义色彩浓厚的"新生代"科幻作家中,显示出独立的艺术个性。

“毅力号”捕捉到火星尘暴的声音

2022年12月13日,美国国家航空航天局(NASA)宣布“毅力号”探测器携带的SuperCam麦克风首次捕捉到了火星尘暴的声音,或可帮助科学家更好地了解尘埃如何影响未来的火星探索任务。法国图卢兹大学高等航空航天研究所研究员内奥米·默多克博士表示,在麦克风捕捉到的一段11秒的片段中,尘暴的前壁和后壁经过火星车时有两段低频风。在旋风的壁之间是一段平静的时期,当时火星车正处于漩涡的中心。

火星尘暴系列(1) 风暴前夕

火星与地球的最近距离只有4300万千米。比起太阳系内的其他行星,火星无论是大气还是地表环境,都更接近于人类居住的环境。在遥远的将来,火星很有可能成为人类的另一个家乡。在这场外星移民的伟大事业中,也将会有无数人前仆后继地为此付出青春和生命。

火星尘暴系列(5)心灵危机

前情提要:采摘到火星蘑菇之后,立功心切的秦林不顾站长刘扬的命令,私自将火星蘑菇种植在温室中。结果,吸水性极强的火星蘑菇大肆繁殖,不仅把配给站的蔬菜杀死,还将蓄水池的水通通吸干。长城考察站当即向整个火星发出紧急求救信号……。

火星尘暴系列③ 红色生命

前情提要:火星尘暴愈演愈烈,沙雾笼罩了火星的整个天空,河床、平原、山脉都淹没在滚滚红沙中。刘扬试图联系秦林,却怎么也得不到回应。对此,王雷和叶桦都很担心,甚至想要出去找人。此时,秦林却在一个峡谷的悬崖处,看到了令他魂牵梦萦一生的东西……

火星低气压环境下的尘暴模拟研究

通过地面模拟试验来验证尘暴环境对探测器性能的影响,对我国开展火星探测任务具有重要的意义。本文提出了一种火星尘暴环境模拟系统方案,为便于进行尘暴流场的数值模拟,建立了尘暴热物性参数计算公式,完成了尘暴发生装置气动结构设计及建模。火星尘暴模拟分析结果显示:在压力为600 Pa,温度为233 K,沙尘体积分数为2.6×10^(-8)时,尘暴速度可达74 m/s;温度对流场品质影响较小;压力增大时,流场均匀性变差、速度梯度增大。本文研究成果可为进一步开展火星尘暴环境模拟系统研制提供技术支持。

载人火星航行的先期研究

根据国外文献综述了为保证未来载人火星航行的安全和航天员的健康与活力,应开展的生物医学与预防措施及先进的环境控制与生命保障技术等的必要性和研究内容;分析了载人火星航行面临的主要环境危险;最后介绍了为载人航行开路的机器人火星探测的实验项目。

基于无线电掩星观测的火星高层大气研究

近年来,火星高层大气受到越来越多的关注和研究。由于缺乏磁场的阻挡,火星高层大气与星际空间环境关联密切;同时,低层大气中的活动(例如尘暴)也会对其造成影响。而耦合在火星高层大气中的电离层则使这些过程变得更加复杂。火星高层大气和电离层结构的变化会对火星探测和通信活动造成很大的影响。然而,目前人们对火星高层大气100~130 km高度长期、稳定的观测数据仍然相对较少。文章将首先介绍火星高层大气研究的历史和现状,然后分别介绍本研究组利用无线电掩星实验获取火星130 km中性大气密度的方法、主要成果及未来的工作。

火星尘暴系列⑥ 寻找奇迹

前情提要:遭遇蘑菇危机后,长城考察站向整个火星发出紧急求救信号,却被告知在尘暴之下无法赶来支援。一时间,绝望的氛围笼罩着整个考察站,刘扬等人尝到了饥渴的苦头。面对断水困境,航天员叶桦毅然决然地做了决定,要驾驶飞船去其他考察站补充给养。此刻,考察站内,众人正依依不舍地为叶桦送别……

火星沙尘暴监测方法

沙尘暴是火星表面-大气-空间构成的圈层耦合系统中一种重要的天气现象.火星沙尘暴具有显著的季节性,但对不同时空尺度和等级的沙尘暴的发生规律至今仍认识不清.沙尘暴会对火星表面探测器带来诸多影响,如降低太阳能电池板发电量、降低环境温度、扰动大气密度和风场、阻碍通信、污染仪器等,是火星表面探测任务面临的最大安全威胁之一.本文系统性地回顾了人类历史上对火星沙尘暴的监测方法及其数据反演方法,以期为我国构建完善的火星沙尘暴监测体系提供基本的方法支撑.为了更好地保障和服务我国未来火星采样返回任务和后续火星探测任务,我国应考虑尽早建立完善的火星沙尘暴监测体系,这一体系应包含的探测方法包括着陆器可见光相机监测、环绕器可见-红外多光谱相机监测和地基光学望远镜监测.通过这些不同平台、不同时空尺度的监测手段相互配合,既能有效保障我国的火星探测任务安全实施,也将极大促进我国的火星系统科学研究.

火星全大气模式与沙尘活动模拟研究:回顾与展望

基于火星全大气模式的数值模拟研究有助于深入理解火星陆面-大气-空间环境多圈层相互耦合过程,是当今国际研究热点.模式对整个火星大气区域气象要素的描述亦可作为保障火星探测活动顺利开展的重要参考依据.沙尘活动显著影响着火星气候与天气变化,也对火星表面探测器可造成巨大安全威胁.对沙尘活动及其影响完善的模拟是目前全大气模式开发与研究工作中的重点之一.本文回顾了火星全大气模式的发展历程,概述了其构建方法,总结了相关科研成果,多角度论述了自主发展火星全大气模式的重要科研与工程价值,建议以火星沙尘活动为重点研究方向,牵引我国火星全大气模式的自主研发.模式的开发与应用涉及行星科学、空间科学、大气科学、计算机科学多领域协同合作.其开发过程势必带动我国行星科学全面发展,为相关研究领域积累经验、储备人才.

机遇号,你再也跑不动了吗?

2019年2月14日,美国宇航局(NASA)宣布:机遇号火星车已经无法继续工作,这项持续了15年的计划正式宣告结束。在此之前的2011年9月,勇气号火星车也结束了自己的使命。这两辆火星车分别降落在火星的两侧,超额工作了很多年,成为人类迈向太空的重要里程碑。如果有一天人类抵达火星并且建立起殖民地,肯定会为它们建立起醒目的纪念碑。关于“机遇号”的结构和功能,已经有诸多媒体进行过连篇累牍的报道。我们在这里讨论一些过去不为人们所关心的东西。

火星上的沙尘暴

火星上的风能是由太阳能转化而来的。在太阳系中,火星以椭圆轨道绕着太阳旋转,在火星公转的一年中存在着近日点和远日点。在靠近太阳的时候,火星吸收到更多的太阳能,火星上的风力也明显增强,因此火星尘暴往往出现于近日点附近。火星的低重力,加上大气风能剧增后带来的高风速,使得火星表面的尘埃被大量卷起,形成尘暴。

杀死火星的“凶手”，依然在万米高空游荡

火星上的尘暴虽然和沙尘暴只差了一个字,但它其实是一种非常奇特的现象,是一种我们在地球上见不到的天气现象。火星尘暴平均每3年发生一次,能够席卷整个行星,并在数万米的高空形成巨大的尘埃层,遮天蔽日,在几个月内改变整个行星的天气。

最糟的宇宙,最好的地球

“我快没电了,天色渐暗。”2018年6月,一场火星尘暴后,美国国家航空航天局(NASA)收到了来自“机遇”号火星探测车的信息。随后,它与地球失去了联系。“机遇”号原本设计工作90天,但它带着人类的期盼,独自在遥远的火星辛劳了14年一它是21世纪初火星探测的双子星之一、“子午线平原”的主人、太阳系第一深的陨石坑“维多利亚”的客人、“火星马拉松”的首个完成者、“奋进”陨石坑的征服者……如果换作是人类,那该是怎样孤独而英勇的一生?

再见,“机遇号”

'我们已经尽了一切可能的努力,试图恢复‘机遇号’。收到信号的可能性微乎其微,我们无法继续抢救工作。'2019年2月13日,美国国家航空航天局在新闻发布会上宣布正式结束机遇号火星探测器的使命。此时距离'机遇号'最后一次与地球联系已经过去了8个多月。为了唤醒'机遇号',科学家们采取了一系列抢救措施,向'机遇号'发出了上千条指令,甚至给它播放励志歌曲,但是到目前为止仍然没有收到任何回复。也许,是时候向'机遇号'说再见了。