火星探测无动力借力飞行轨道研究
旅行者号：星际长路四十载
太空探索|【视点】旅行者号：星际长路四十载文/ 李会超▲ 电子号火箭一级试车的现场30 | SPACE EXPLORATIONSPACE EXPLORATION | 31【视点】|太空探索在美国宇航局的喷气动力实验室，你也许会看到一些让人匪夷所思的场景：一些拥有美国顶尖高校学位、掌握着最前沿航天技术的科学家和工程师们，正在绞尽脑汁地维护着两台上世纪70年代出厂的老爷机器。
在这个4G 和WIFI 已经普及的时代，他们依然在顽强地使用相当于4G 通信十万分之一的带宽与两台老爷机保持着联络，并试图从老爷机传回的数据中找出一些能发表在《自然（Nature）》和《科学（Science）》上的发现。
而这两台老爷机之所以让科技人员们如此倾情，只因它已经突破了太阳风所能影响的范围，看到了人类之前从未看到的景象。
这对兄弟的名字是“旅行者1号”和“旅行者2号”，它们的故事最初开始于1967年，并永远不会结束。
天赐良机上世纪60年代是一个适合幻想家生存的时代。
在美国和苏联的太空竞赛推动下，许多看似梦幻的航天计划变成了现实。
1967年，喷气动力实验室的航天工程师盖瑞·弗兰德罗发现一个千载难逢的探测机遇即将在下个十年到来：土星、木星、天王星和海王星的相对位置，使得一个从地球发射的探测器能够在各个行星附近进行连续借力飞行，探索火星轨道之外所有的太阳系大行星。
所谓借力飞行，就是人造飞行器借助天体的引力来为飞行器加速。
如果把飞行器看作一位步行的旅人，那么借力飞行过程中的行星就相当于是一趟免费的公共汽车，不但能减少飞行所需的能量、降低发射难度，还能提高飞船的飞行速度。
为了抓住百年一遇的太空探测的良机，美国宇航局实施了“旅行者计划”。
这个计划由旅行者1号、2号两个探测器组成。
探测器从地球发射后，将使用行星借力飞行的手段，沿着不同的方向飞向深空。
“旅行者1号”的探测目标为土星、木星和木星最大的卫星泰坦，而“旅行者2号”在完成对土星、木星的探测后，则会继续探测天王星和海王星。
中国在火星探测上取得的成就
中国在火星探测上取得的成就中国火星探测计划的背景中国火星探测计划是中国国家航天局主导的一项重大科技工程，旨在实现中国航天事业向深空探测迈进的目标。
这样的计划不仅需要技术实力的支撑，还需要政府的充分支持和科研机构的协作。
中国航天技术发展概况中国的航天事业自20世纪50年代起步，经过几十年的发展，已经取得了显著的成就。
中国航天技术已经可以与美国、俄罗斯等世界航天强国相匹敌，拥有自主设计和制造火箭、卫星和空间站的能力。
这为中国在火星探测上取得成就奠定了基础。
中国火星探测的重要意义火星作为最接近地球的类地行星，一直以来都备受科学家的关注。
通过对火星的深入探测，可以解开宇宙起源和生命起源的谜团，进一步推动人类探索太空的步伐。
作为世界第二大经济体的中国，参与和推动火星探测，不仅可以提升自身技术水平和国际声誉，还有助于稳定和可持续发展的国际局势。
中国火星探测计划的历程第一阶段：火星探测器研制1.火星探测器研制团队的组建2.设计和制造火星探测器的关键技术突破3.火星探测器的研发和测试阶段的困难和挑战第二阶段：火星探测任务的执行1.火星探测器的发射和飞行过程2.着陆和巡视器展开工作的顺利进行3.数据回传和分析阶段的重要发现4.火星探测任务的延续与拓展中国火星探测的重要成果技术方面的突破1.新一代火箭技术的应用2.火星探测器自主导航和避障技术的突破3.高清图像和视频数据的传输和处理技术的创新科学方面的发现1.火星地理和地貌的详细调查2.火星大气成分和变化的研究3.火星表面水资源的探测和利用前景4.火星地壳运动和火山活动的追踪中国火星探测计划的挑战与展望技术挑战1.火星航天工程中的复杂环境和危险因素2.火星探测器的长期使用和维护要求高技术水平国际合作的机遇和挑战1.国际航天合作的迫切需求2.国际合作中的技术和安全风险结论中国在火星探测上取得了令人瞩目的成就，通过自主设计和制造火星探测器，取得了技术上的突破和科学上的发现。
载人火星探测任务方案构想
火 星是 一颗类 地 行星 ， 位 于地球 轨道 外侧 ， 和地
测方 案研 究 ， 并形 成 了迄 今 为止 最 权 威 的 载 人 登 陆 火 星 的方 案 火 星参 考 任 务 （ Ｄ ＲＭ） 系 列ｌ 】 ］ 。我 国探
月工 程 和载人 航 天工 程 在 按 计 划 进 行 ， 火 星 探 测 工
上 海 航 天 ＡＥ Ｒ ＯＳ Ｐ ＡＣ Ｅ Ｓ ＨＡＮＧＨＡＩ
第 ３ １卷 ２ ０ １ ４年 第 １ 期
文章 编 号 ： １ ０ ０ ６ — １ ６ ３ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ ０ ２ ２ — ０ ７
载人 火 星探 测 任 务 方 案 构 想
朱新 波 ， 谢 华。 ， 徐 亮 。 ， 陆 希
球 一样 具有 自转 和公 转 ， 其 自转 速 度 与 地 球 几 乎 相
等， 同样 具有 季节 变换 、 大气 特 征 。前 期 火星探 测结
（ １ ． Ｓｈ ａ ｎｇｈ ａ ｉ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂｏｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏｆ Ｄｅ ｅ ｐ Ｓｐａ ｃ ｅ Ｅｘｐｌ ｏｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇｙ， Ｓｈ ａ ｎｇ ｈａ ｉ ２ ０ ０２ ４０， Ｃｈ ｉ ｎ ａ； ２． Ｓｈ ａｎ ｇｈ ａｉ Ｉ ｎｓ ｔ ｉ ｔ ｕｔ ｅ ｏｆ Ｓａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ Ｅｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｓｈａ ｎｇ ｈａ ｉ ２０ ０２ ４０， Ｃｈ ｉ ｎａ； ３ ． Ｓｈ ａ ｎｇｈ ａ ｉ Ａｃ ａ ｄｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓｐａ ｃ ｅ ｆ ｌ ｉ ｇｈｔ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｇｙ， Ｓｈ ａ ｎｇｈ ａ ｉ ２ Ｏ１ １ ０９，Ｃｈｉ ｎ ａ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈｅ ｉ ｄ ｅ ａ ｏｆ Ｃｈｉ ｎａ’ Ｓ ｍａ ｎｎｅ ｄ Ｍａ ｒ ｓ ｓ ｕｒ ｆ ａｃ ｅ ｅ ｘｐｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏｎ ｉ ｎ ２ ０３ ０’ Ｓ ｗａ ｓ ｉ ｎｔ ｒ ｏｄｕ ｃ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐｅ ｒ ． Ｔｈｅ ｗｈ ｏｌ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏｎ ｃ ｏｕ ｌ ｄ ｂｅ ｓ ｐ ｌ ｉ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｃ ａ ｒ ｇｏ ａ ｎｄ ｃ ｒ ｅ ｗ ｓ ｕｂ ｔ ａ ｓ ｋｓ ｔ Ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈｅ Ｍａ ｒ ｓ ｌ ａ ｎ ｄｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｐｌ ｏｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈｒ ｏｕ ｇｈ ｔ ｈｅ ｗａ ｙ ｏ ｆ ｄｅ ｐｌ ｏｙ ｍｅ ｎｔ ｗｉ ｔ ｈ ｂａ ｔ ｃ ｈ ｔ ｙ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｄｖ ａ ｎｃ ｅ ． Ｔｈｅ ｗ ｈｏ ｌ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏｎ ｐｅ ｒ ｉ ｏｄ ｃ ｏｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｓ ｈｏ ｒ ｔ ｅ ｄ ｂｙ Ｖ ｅ ｎｕ ｓ ｇｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ａ ｓ ｓ ｉ ｓ ｔ ｗｈ ｅ ｎ ｒ ｅｔ ｕ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ａｒ ｔ ｈ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ｗ ｓ ｕ ｂｔ ａ ｓ ｋ ． Ｔｈｅ Ｃｈ ｉ ｎ ａ’Ｓ ｍ ａ ｎｎｅ ｄ Ｍ ａｒ ｓ ｅ ｘ ｐｌ ｏｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｉ ｎ ２ ０３ ０’ Ｓ ｃ ｏｕ ｌ ｄ ｂｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂｙ ｈ ｅ ａ ｖｙ ｖ ｅ ｈｉ ｃ ｌ ｅ ａ ｎｄ ＣＺ一 ５ ｖ ｅ ｈｉ ｃ ｌ ｅ ｗｈｉ ｃ ｈ ｗｏｕｌ ｄ ｂ ｅ ｌ ａ ｕｎ ｃ ｈ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｗｅ ｎｃ ｈａ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｘｉ ｃ ｈａ ｎｇ ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖｅ ｌ ｙ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｍａ ｒ ｓ ｓ ｕｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｅ ｘｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； Ｍ ａ ｎｎ ｅ ｄ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ；Ｇ ｒ ａ ｖｉ ｔ ｙ ａ ｓ ｓ ｉ ｓ ｔ ； Ｐｒ ｅ — ｄｅ ｐｌ ｏｙ ｍｅ ｎｔ
火星探测中的微小卫星技术
火星探测中的微小卫星技术一、引言火星是人类实现太空探索和殖民的目标之一，而火星探测是实现这一目标的第一步。
然而，由于火星探测成本高昂、风险大，对技术要求极高，因此如何降低成本、降低风险，提高探测技术已成为火星探测领域研究的重点之一。
微小卫星技术因其占用空间小、成本低、模块化设计等特点而逐渐受到关注，在火星探测领域也掀起了一股微小卫星热潮。
二、微小卫星技术概述微小卫星是指质量小于100千克的卫星，由于其不占用空间、重量轻，因此在航天领域中具有广泛应用前景。
而微小卫星的技术核心是模块化设计，即按照标准化的接口设计，实现模块之间的自由拼装，从而完成卫星的设计和制造。
对于火星探测而言，微小卫星技术可以实现以下目标：首先，提高探测任务的效率，通过模块化设计实现快速设计、快速制造。
其次，降低火星探测成本，由于微小卫星占用空间小、重量轻，可以节省火星探测任务中骨干卫星的成本。
最后，降低风险，微小卫星具备自主导航、自主控制、自主数据处理、自主意识等功能，可以减小探测任务中的不确定性和风险。
三、微小卫星技术在火星探测中的应用微小卫星技术在火星探测中的应用可以分为以下几个方面：A.与骨干卫星搭配使用火星探测任务通常由若干个子任务组成，不同的子任务需要不同的探测手段进行支持。
而微小卫星可以作为骨干卫星的补充，完成部分子任务的探测工作。
另外，微小卫星具备自主交互的功能，与骨干卫星之间能够进行无缝衔接的工作。
B.远程监测和控制微小卫星可以通过火星轨道进行远程监测和控制，获取目标区域的天气、地理、生态等信息，从而为后续探测任务提供关键的支持。
C.交互协作微小卫星可以与探测器、巡视器、探测车等设备进行交互协作，为探测器提供数据采集和传输服务，同时还可以对其进行导航、控制与管理。
D.技术验证微小卫星具备成本低、设计周期短的特点，可以作为技术验证的载荷进行试验，从而为后续的火星探测任务提供技术支持。
四、微小卫星在火星探测中的应用案例微小卫星技术已经开始渗透到火星探测任务中，下面将介绍一些微小卫星在火星探测中的应用案例。
“萤火一号”的使命
“萤火一号”的使命作者：沈羡云来源：《百科知识》2009年第20期准备启程近些年来，我国航天探测的喜讯不断，继我国实现载人航天和太空行走后，又开始向外星进军。
“嫦娥一号”的成功奔月，为我国月球探测打响了第一炮。
现在，一个更伟大的深空探险计划又将起步了：今年10月6日至16日期间，我国的第一个火星探测器“萤火一号”将奔赴火星，行程3.5亿千米左右，历时10个月，预计2010年8月抵达火星轨道，开始独立履行火星探测的伟大使命。
这是我国火星探测“绕、回、落”“三步走”战略中的第一步，也是继载人航天工程、探月工程之后，我国首次开展的地外行星空间环境的探测活动。
目前“萤火一号”正在莫斯科与俄罗斯火卫一土壤探测器——“福布斯一格朗特”进行对接试验，如果一切顺利，将在火星离地球最近的时间窗口发射。
说起“萤火一号”名字的由来，还是起源于典故。
由于火星呈红色，荧光像火，亮度常有变化，中国古代将其称为“荧惑”，有“荧惑火光，离离乱惑”的意思。
所以，我国的航天工作者将中国的第一颗火星探测器命名为“萤火一号”。
“萤火一号”火星探测项目是与俄罗斯合作开展的。
根据中俄合作协议，“萤火一号”探测器将与俄罗斯的火卫一“福布斯一格朗特”着陆探测器共同搭乘俄方的“天顶”号运载火箭上天。
到达火星轨道后，“萤火一号”与“福布斯”将分道扬镳，“福布斯”转途探测火卫一，并登陆采集火卫一的土壤返回地球；“萤火一号”则进入绕火星的椭圆形轨道，展开太阳帆板，正式开始履行它的火星探测使命。
“萤火一号”搭乘俄罗斯运载火箭的原因是火星探测在技术上要求很高，要想让探测器脱离地球的引力场，其速度必须达到第二宇宙速度(>11.2千米／秒)。
同时，运载火箭在飞行过程中要多次关机、点火，这对火箭的要求很高。
目前，我国的火箭还不具备此能力，故搭载俄罗斯的火箭，为我国今后的自力更生火星探险先探探路。
肩负的任务与美国的火星探测器“勇气号”、“机遇号”(重180千克)，以及计划将要发射的新型火箭车(重600千克)相比，“萤火一号”算得上是火星探测器家族中的“轻骑兵”、“小个子”，因为“萤火一号”长和宽只有75厘米，高为60厘米，它的体重也只有110千克。
苦追十年--“罗塞塔”同彗星交会
苦追十年--“罗塞塔”同彗星交会易林【摘要】8月6日，飞行了10年的欧洲空间局“罗塞塔”探测器与“丘留莫夫-格拉西缅科”（67P）彗星相遇，进入彗星研究方面最为激动人心的阶段，期待“罗塞塔”这位率先与彗星“亲密接触”的使者为我们带来的惊喜。
另外，印度首个火星探测器“曼加里安”和美国“火星大气与挥发物演变”探测器即将进入火星轨道，日本将发射“隼鸟”-2小行星探测器。
当这些人类的使者与星星相遇后，会发生什么故事呢？【期刊名称】《太空探索》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】6页(P22-27)【作者】易林【作者单位】【正文语种】中文编者按：8月6日,飞行了10年的欧洲空间局“罗塞塔”探测器与“丘留莫夫-格拉西缅科”（67P）彗星相遇，进入彗星研究方面最为激动人心的阶段，期待“罗塞塔”这位率先与彗星“亲密接触”的使者为我们带来的惊喜。
另外，印度首个火星探测器“曼加里安”和美国“火星大气与挥发物演变”探测器即将进入火星轨道，日本将发射“隼鸟”-2小行星探测器。
当这些人类的使者与星星相遇后，会发生什么故事呢？“经过10年5个月又4天，绕太阳五圈、航行64亿千米的长途旅行，我们终于非常高兴地宣布‘我们到了’。
”欧空局局长让-雅克·多尔丹说。
北京时间8月6日，欧空局“罗塞塔”号彗星探测器抵达环绕目标彗星——“丘留莫夫-格拉西缅科”（67P）的轨道，同该彗星实施了交会，成为首个绕彗星运行的人造探测器。
作为欧空局的旗舰项目——“罗塞塔”号彗星探测器与“菲莱”着陆器，就像一名彗星猎手和它的猎犬，经过十年远征，等到了它们狩猎生涯的高潮时刻。
“罗塞塔”到达了同该彗星相距100千米的位置，随即开始发回图像和数据。
它将对该彗星进行18个月的深入研究，还将于11月把“菲莱”着陆器投放到这颗彗星的表面上，这将是人类探测器第一次登陆彗星。
“罗塞塔”，我们到了“今天的成就，是延续数十年的国际努力的结果。
”欧空局科学和机器人探索部门主任阿尔瓦罗·吉门内兹说，“自从这项任务最早在上世纪70年代构想、在1993年获批以来，我们已经走过了很长的路，现在我们已经准备好开启科学发现的宝藏，必将重写未来几十年关于彗星的教科书。
以粉末燃料冲压发动机为动力的火星巡航飞行器方案初步研究
对于在火星表面巡航的飞行器,其飞行参数主 要影响冲压发动机的工作状态和性能，因此，需要 首先确定飞行器的飞行速度。为方便计算,假设所 提出的飞行器在火星5 km高度以一定速度巡航, 冲压发动机来流静压P0 = 484 Pa ,静温T.=
231.3 K ［6］ o 进气道将来流由静压P0压缩至静压P2，衡量
图5冲压发动机比冲随氧燃比的变化 Fig・5 Variation of the specific impulse of the ramjet
with the oxygen-fuel ratio
由图4可知，硼粉在二氧化碳中的燃烧温度 低，且理论燃烧温度下硼在二氧化碳气氛中无法 点火⑴。热力计算结果表明，铝粉和镁粉在二氧 化碳中的燃烧温度接近，但是试验表明铝只能在
2与P0之间的比值即压比Pr为式(4)。
0
飞行器来流总压与进气道出口截面气流总压 分别为式(5)、式(6)。
(5)
(6)
进气道的总压恢复系数为式(7)。
*
a
_
一2 *
(7)
P0
取上述各式中比热比k _ 1.30,由式(1) ~式
(7)得到飞行器不同巡航速度下动能效率、压比
和总压恢复系数随进气道出口截面气流马赫数的
赫数和进气道出口马赫数之间的经验关系式，如
式(2) 所示。 nKE _ 1 -
［ { } 0.018 x 1 - “2 +
{ } ］ 0.12X 1-宓 4
(2)
式中，和必2分别为来流和进气道出口气 流马赫数。
由等熵关系式可得式(3)。
式中，P2,表示进气道出口截面的气流等熵膨 胀到环境压力时的压力，T2为进气道出口气流 静温。
无人火星取样返回任务关键环节分析
无人火星取样返回任务关键环节分析
孟林智;董捷;许映乔;王硕
【期刊名称】《深空探测学报》
【年(卷),期】2016(003)002
【摘要】无人火星取样返回探测在科学成果获取和工程能力提升方面均具有重要
意义,与国外己经多次实现的火星着陆巡视任务相比,其任务周期更长,技术风险更高.取样返回飞行方式决定了任务的系统顶层设计.通过对国外研宄成果的对比论证,认
为应当在火星轨道附近完成交会捕获与样品转移任务,因此需要采用2个不同功能
探测器：一个完成火星捕获、样品转移收纳与火地返回;另一个完成火星大气进入、表面上升与样品投送.在此基础上对大气进入、起飞上升、火星轨道交会捕获、样
品转移、地球再入等关键环节进行任务分析,论证主要技术难点和初步的可实现途径.
【总页数】8页(P114-120,128)
【作者】孟林智;董捷;许映乔;王硕
【作者单位】[1]北京空间飞行器总体设计部,北京100094;[2]中国空间技术研宄院,北京100094
【正文语种】中文
【中图分类】V476.4
【相关文献】
1.一种三元结构的火星采样返回任务方案分析 [J], 张扬眉;龚燃
2.火星着陆探测任务关键环节技术途径分析 [J], 饶炜;孙泽洲;孟林智;王闯;吉龙;
3.无人火星取样返回任务关键环节分析 [J], 孟林智;董捷;许映乔;王硕
4.火星着陆探测任务关键环节技术途径分析 [J], 饶炜;孙泽洲;孟林智;王闯;吉龙
5.关于2030年前火星采样返回科学任务的展望 [J], 时蓬; 范全林; 汤惟玮
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欧日合作的“贝皮-科伦布”水星探测器研究
欧日合作的“贝皮-科伦布”水星探测器研究本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！1 水星探测历史回顾水星是一颗位于太阳系最内缘、在月球和火星之间，形状很小(半径仅2240km)的类地行星。
目前，人们对水星的情况知之甚少，只知道它是一颗组成元素与其他行星显著不同，上面有高密度(/cm3)的固有磁场，内部有一个巨大的铁核(约占水星质量的70%)，原始太阳系行星群中表面温度最高(可达700K)的行星，也是一颗在地面用望远镜难以进行详细观测的行星。
发射水星探测器，就是要利用探测器上搭载的各种遥感器，观测水星上的固有磁场、磁层、大气、重力场等的分布，搞清水星的形成过程、表面地形、表层和地壳内蕴含的矿物质及其化学成分，对解开水星内部结构之谜有着深远意义。
迄今，人类发射并成功飞越水星的探测器只有两个：一个是美国航空航天局于1973年11月3日用“宇宙神”火箭发射的水手-10;另一个是美国航空航天局于2004年8月3日用“德尔他”火箭发射的“信使”探测器。
前者于1974年2月5日成功飞越金星后，借助金星引力飞向水星，并分别于1974年3月16日、9月21日和1975年3月16日3次飞越水星，与水星表面距离最近时仅为327km，不仅探测到了水星上存在的磁场，还拍摄到了水星表面的山脉和陨坑等;后者于2011年3月18日进入绕水星运行轨道后，每天绕水星运行3圈，到2013年底已拍摄到近10多万幅水星照片;此外，还通过对水星极区永久阴暗域陨坑的观测，以及对所拍摄的照片进行深入分析，推断在水星极区很可能存在着巨大的铁核等物质，对绘制水星三维图像，研究水星表面化学特性，以及掌握水星内部的磁场分布和几何结构等都有重要作用。
2 欧日水星探测计划欧日水星探测计划系指日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和欧洲航天局(ESA)合作的水星探测任务的计划，于2008年启动，现已完成研制。
逐梦火星“天问一号”问天往事
|求索|◎编辑|刘相龙逐梦火星“天问一号”问天往事2020年，中国也出发了。
7月23日，长征五号踏焰而起，数亿公里的“天问”之旅开始了。
这也是中国火箭飞得最快的一次。
火星，这颗人类孜孜以求探索了60年的红色星球，正一点点地被揭开神秘面纱。
人类认识宇宙、认识生命的边界也在不断扩展。
2020年，中国也出发了。
7月23日，长征五号踏焰而起，数亿公里的“天问”之旅开始了。
这也是中国火箭飞得最快的一次。
2021年4月24日上午，在中国航天日主会场，国家航天局正式公布中国第一辆火星车命名：祝融号。
—————————————————中国深空探测的起点—————————————————在“嫦娥一号”任务取得圆满成功后，中国也在谋划深空探测后续发展，火星很快进入视野。
孙家栋、叶培建等院士提议要抢占先机，启动探火任务。
2010年8月，8位院士联名向国家建议：开展月球以远深空探测的综合论证。
国家国防科工局立即组织专家组开展发展规划和实施方案论证。
火星探测，成为中国深空探测的起点和重点。
另一方面，中国还以国际交流合作的形式，尝试“搭车”去火星。
2011年11月8日，由航天科技集团八院509所研制的“萤火一号”探测器和俄罗斯的“福布斯—土壤”探测器一起搭乘俄罗斯运载火箭起飞，“萤火”取自“荧惑”谐音。
但“福布斯—土壤”探测器未能按照计划变轨，随后，欧空局方面宣布放弃获取探测器信号的尝试，任务以失败告终。
“萤火一号”出现意外之后，中国决心自主开展火星探测任务。
有专家总结，中国要想实现自主深空探测，除了探测器这个“主角”，还要解决运载火箭推力不够的问题，并织起更强大的深空探测网。
探测器系统副总指挥李振才回忆：“2013年3月，航天科技集团的专家提出‘我们自己上火星’，一步实现环绕、着陆、巡视探测的目标。
”2014年9月，国防科工局探月与航天工程中心召开首次火星探测任务先. All Rights Reserved.期启动会，明确了要围绕探测器这条主线，启动先期研制工作。
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从 火 星探 测借 太 阳系行 星 的引 力 飞行 来看 ， 应 用最 多 的是金 星 。而金星 为深空 探测器 提供借 力源
的 实 例 有 ： 国 的 水 星 探 测 器 Ｍ ｒ ｅ ０ 水 手 １ 美 ａｉ ｒ１ （ ｎ ０
号） 借金 星之 引 力辅 助 于 １７ ９４年 到 达水 星 ； 空 局 欧
第２ ９卷 第 ６ 期
２０ ０ ８年 １ １月
宇 航 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｔｏ ａ ｔ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＡｓｒｎ ｕｉ ｃ
Ｖｏ ．９ １２
Ｎｏ． ６
Ｎｏ ｅ ｅ ２ ｏ ｖ ｍｂ ｒ ｏ８
火 星 探 测 无 动 力 借 力 飞 行 轨 道 研 究
张 旭 辉 ， 刘 竹 生
的 Ｇ ｌｅ（ ａｌ 伽利 略号 ） 过 １ 金 星和 ２次地球 近旁 ｉｏ 经 次
转 向后到达 木 星 ； Ａ Ａ Ｅ Ａ的联合 项 目 Ｃ ｓ ｎ（ Ｎ Ｓ ／Ｓ ａｓ ｉ卡 ｉ
到 目前 为 止 ， 发射 了火 星探 测器 的国 家 只有 美 国、 俄罗斯 、 日本 和 欧 洲 宇航 局 ； 内的 火 星探 测 计 国
改 变 效 果 叫 做 引 力 辅 助 （ ｒ ｉ — ｉ ） Ｇ ａ ｔ ａｓ ｓ 。 ｖｙ ｓｔ
大多数 行 星间和行 星探测 轨道 的初 步设计 基本
均从 应用 圆锥 曲线拼 接法开 始 的。在 应用这种 方法 进行轨 道设计 时 ， 体 问题 被 分解 为一 系 列 的两 体 多 问题 。这里 使用 圆锥 曲线拼 接法来 描述 火星探 测借 力飞行 轨道初 步 设计 ， 是 对基 本 理 论 部 分使 用 多 但 体 问题证 明 ， 以说明方 法 的有 效性 。
（ ）利用金 星近 旁转 向技 术改 变探 测器 日心轨 １ 道 的形状 和方 位 ， 而实现 特定 的探测 任务 。 从 （ ）利用金 星近旁 转 向技 术增加 探 测器 的 日心 ２ 轨道 速度和 轨道 能 量 ， 而形 成 更 远 的行 星 际 探测 从
轨道 。
或近旁 转 向技术 ， 有 人将 其 称 之 为 引力 甩 摆 或 引 也
力 辅 助 轨 道 转 移 技 术 。 可 更 细 地 划 分 为 ： 探 测 器 把
本文着 重研 究可 供工程 应用 的借助 金星 引力来
实 现 火 星探 测 的 轨 道 设 计 方 法 。 １ 引 力 辅 助 变 轨 的 基 本 原 理
非 常接近 星 体 的过 程 叫做 飞 越 （ ｌ ｙ 或 近 旁转 向 Ｆ ｂ） ｙ （ｗｎｂ ）利 用近 旁转 向使 探 测 器 产生 期 望 的轨道 Ｓｉ ｙ ； ｇ
通 过近 旁转 向既 可 以改 变航 天 器轨 道 的方 向 ， 还 能使航 天器加 速或减 速 。对于 需要很 大能 量 的行
星 际探 测 ， 以在 中途 通过 近旁 转 向利 用 某 星 球 的 可
引力 获得速 度增 量 ， 而节 省一定 的燃料 。 从
使用 借 力飞 行 方 案探 测 太 阳系 中 的天 体 ， 借力
０ 引 言
星体 无非 就是 地球 的天然 卫星 （ 月球 ） 比所 要探 测 和 行 星离地 球更 近 的太 阳系行 星 。
火 星 是地 球 的 近邻 ， 的特 征 在很 多 方 面都 与 它 地球 极 为相似 。有 人 认 为 ， 星 的现 在 就 是地 球 的 火
未来 。 因 而 开 展 火 星 探 测 和 研 究 ， 于 认 识 人 类 居 对 住 的地球 环境 ， 别是认识 地球 的长期 演化 过程 ， 特 具 有十分 重要 的意义 。
（ ．北 京 宇 航 系统 工 程 研 究 所 ，北 京 １０７ ；２ １ ００ ６ ．中 国运 载 火 箭 技 术 研 究 院 ，北 京 １０７ ） ００６
ห้องสมุดไป่ตู้
摘 要 ：对 无 动 力情 形 的 借金 星引 力辅 助 变 轨 进 行 了研 究 ， 完成 了火 星探 测 轨 道 的 设 计 ； 先 使 用 Ｊｃｂ 积 并 首 ａｏｉ 分 得 到 了蒂 塞 朗 准 则 ， 利 用 速 度 矢 量 图 对 借 力 飞 行 轨 道 的 特 性进 行 分 析 后 ， 到 了 Ｗｉｉ ｓ 出 的 ｃ 在 得 ｌａ 提 ｌｍ 匹 配 法 ， 证 明 了蒂 塞 朗 准 则 和 ｃ 匹配 的 同一 性 ； 搜 索 借 力 飞行 的 可 行 性 转 移 轨 道 中 ， 用 Ｃ 在 采 匹 配 对 借 金 星 引力 的 火 星 探 测 轨 道 进 行 了仿 真 ， 对 结 果 进 行 了分 析 ， 后 使 用 蒂 塞 朗 准 则 对 ｃ 并 最 匹 配 的 仿 真结 果 进 行 了检 验 。 关 键 词 ：引 力 辅 助 变 轨 ；火 星探 测 轨 道 ；借 力 飞 行 ；转 移 轨 道
主要 表现 在两个 方 面 ：
娥” 一号 顺利进 入环 月轨道 并正 常开展 工作 ， 星探 火 测 工程将 提前 提上 日程 。 从 一个 星 球发 射 的航 天 器 飞近 另 外一 个 星球 ， 利用 此星球 的引 力 改 变轨 道 ， 向另 外 的 目标 星 球 飞 去 ， 种利 用引 力 的方 式有 人将 其 称 之 为借 力 飞行 这
中 图分 类 号 ：Ｕ １ ２ ２ ３． １ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １２ （０ ８ ０ —７ ９０ １ ０ —３ ８ ２０ ）６ １３ —８
ＤＯＩ：０． ８ ３ ｉ ｉｓ １ ０ — ３ １ ３ ７ ／ ．ｓｎ． ０ ０ １ ２８． ０ ８． ６． １ ２ ０ ０ ０１
划 尚处 于 起 步 阶 段 ， 步 提 出 了 未 来 ｌ 初 ５～２ ０年 确 立 以月球 和火星 为 主 的深 空探 测 工 程研 究 。随着 “ 嫦
西尼 号 ） 星探 测 器 经 过 了两 次 金 星 近 旁 转 向 于 土
２０ ０ ４年 ７月 到达 土 星 。金 星 近 旁 转 向技 术 的 应用