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。［关键词］ 深空探测；行星际探测；多目标多任务；中国探月工程     

深空探测对我国地面测控站升级的需求?

我国近年建成的深空测控网可以对未来的火星探测任务和其他深空探测任务实现自主测量和控制,并且同时具备对深空探测器的微波测速测距和VLBI测量能力.遥远深空探测任务加大了微波信号在星-地链路之间的往返传输时间,改变了测控链路信号的上、下行路线几何构型,导致同一个天线系统难以对探测器同步完成上、下行链路的业务,是对目前地面测控通信能力的挑战.本文以典型的火星探测为例,分析了深空探测器的微波闭环跟踪测控对我国深空测控系统单站设备的升级需求,并对深空站相应的改造提出了建议:1)单站单一天线上、下行时分交替测控模式;2)利用设置了单一天线的多个深空测控站协同三程开环链路测控,实现对探测器的控制和遥测;3)采用DSN/JPL/NASA的方案,在每个深空测控站配置多套天线系统,全部天线共用台站时频资源实现单站闭环上、下行实时连续测控.     

2020年深空探测热点回眸

 2020年国际深空探测事业稳步推进。回顾了2020年世界深空探测的工程成就和科学产出，评述了中国探月工程嫦娥五号采样返回任务以及嫦娥四号/三号的成果产出，对比了美国、中国和阿联酋3个火星探测任务，围绕在轨的35个深空任务梳理了包括太阳探测和行星科学的多项科学发现，讨论了深空探测发展的环境因素特别是新冠疫情的影响，并展望了全球2021年即将实施的深空探测任务。     

深空探测的现状、展望与建议

 回顾了人类深空探测的历史,探讨了人类深空探测的科学动机、技术挑战和可持续发展的路径,并对中国未来深空探测的发展提出了相关建议。     

行星挥发分提取和分析

行星挥发分是指可以通过撞击、加热等物理过程从行星表面固体样品中分离出的气相物质.这些物质一方面对于研究太阳系的形成和行星及其卫星的演化至关重要,另一方面可以为深空探测提供资源.随着近几十年来对深空的探索,挥发分的探测结果也不断刷新人类对宇宙的认识.例如,月球极地冰的发现改变了对月球匮乏挥发分的印象;在火星上检测到疑似生物成因甲烷重燃了火星曾经存在生命的希望;67P彗星氢同位素探测指示地球上的水大部分来自小行星,而不是彗星.在深空探测中,高温热解炉是挥发分提取的主要手段,质谱分析是测试的主要方法.本文总结了深空探测中挥发分的提取方法和功能参数,并对比了挥发分测量质谱仪的性能指标.此外,本文还介绍了未来的深空探测任务用于挥发分探测的载荷.     

嫦娥1号绕月探测——中国航天迈向深空

随着1994年的“克莱门汀”号和1998年的“月球勘探者”号月球探测器的发射成功和取得的新的科学发现,在21世纪初,世界各国相继宣布以月球和火星探测为中心的深空探测计划,掀起自阿波罗计划之后的第二次月球探测高潮。中国在卫星应用和载人航天取得突破性进展之后,适时开展月球探测,填补了中国在深空探测领域的空白。绕月探测工程的实施经历了长达10年的政治、经济、科技等方面的综合论证,于2004年初开始正式启动。2007年初,第一颗月球探测卫星——嫦娥1号的各项设施已经全部准备就绪,待命出厂,择机发射,以确保首发必成。嫦娥1号绕月探测卫星的科学目标包括绘制月球立体地图、探测月表物质成分、探测月壤厚度和探测地月空间环境等4项科学任务。     

2018年深空探测热点回眸

 深空探测指人类航天器离开近地轨道、进入太阳系空间和宇宙空间，对地球以外天体（月球及以远天体）或空间环境开展的科学探测。2018年，国际深空探测叠彩纷呈：中国“嫦娥四号”成功实现国际首次月球背面软着陆并将开展巡视勘察；美国“洞察号”探测器登陆火星；向太阳系空间进发，朝向日心方向，欧洲空间局和日本合作研制的BeipiColombo探测器正飞向水星、美国“帕克号”探测器开启“史诗级”旅行去“触摸太阳”，远离日心方向，“新视野号”成功飞掠柯伊伯带的小行星“天涯海角”、“旅行者2号”突破日球层顶；美国“奥西里斯-REx”和日本“隼鸟2号”顺利抵达各自目标小行星执行采样任务。2018年，月球表面存在水冰、火星发现有机分子、太阳系边际再抵近等发现或突破对于探寻生命起源、太阳系起源和演化，拓展人类知识体系具有重要意义。     

中国科学院将与卢森堡共建深空探测研究实验室

正中国科学院国家空间科学中心与卢森堡大公国经济部在京签署合作备忘录,双方一致同意,在卢森堡设立深空探测研究实验室,围绕太阳系资源探索和利用,开展深空探测任务协同设计和新技术研究等工作。合作备忘录还对实验室设立、运行、合作与知识产权等方面内容进行了界定,为推动双方继续开展实质性合作,将实验室建设成为聚焦空间资源探测和利用的境外先进科研机构奠定基础。     

“中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会”征文

中国宇航学会拟于2011年10月中、下旬在上海召开中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会。本次年会主题为我国探月工程、火星与小行星探测关系技术。征文范围:深空探测发展趋势与关键技术;深空探测科学目标与有效载荷;行星着陆探测     

深空探测活动的科学性与社会性

深空探测不仅是一项具有明确科学目标和包含众多科学问题的科学活动,同时也是一项具有深刻社会背景和社会需求的社会活动,它在本质上也是借助科学手段将地球上人与自然的矛盾向地球以外的其他星球转移的一种方式.深空探测所同时具有的科学性与社会性体现了当今时代科学活动与社会活动的一体化趋势,这种一体化不仅是科学发展的一般规律,也是社会发展的必然结果.     

2019年深空探测热点回眸

 深空探测是空间科学探索与发现的重要方式之一。2019年全球在轨工作的深空探测任务有29个，皆为非载人航天任务，主要开展了月球、火星和小行星等的探测、深空太阳观测及日-地L1点空间天气监测和L2点空间天文观测。在纪念人类登月50周年之际，美国加快推动重返月球的阿尔忒弥斯计划，中国嫦娥四号任务着陆器和玉兔二号月球车对月球背面的就位探测和巡视勘察陆续产出一批国际关注的科学成果。美国新视野号任务飞掠柯伊伯带小天体“2014 MU69”的首个科学成果揭示了该“接触双星系统”的发展、地质与构成。日本隼鸟二号任务完成对“龙宫”小行星的两次采样探测、启程返回地球。除了“史诗级”的太阳探测帕克号任务，被“遗忘”在L1点的多个超期服役的空间天气监测科学任务如SOHO、WIND等表现依然稳定和出色。2020年，人类将迎来探测火星的新发射窗口，中国、美国和欧洲等即将实施的多个火星任务引人注目。     

深空探测天线快速扫描方法

针对深空探测中地面站的窄波束天线对深空探测器的捕获问题,提出了在粗轨道预报情况下集馈源阵列电波束扫描和反射面机械扫描于一体的多波束-螺旋快速扫描方法。该方法将馈源阵列布置在反射面的焦平面进行馈电,利用物理光学法对每个馈源激励反射面产生的次级远场方向图进行计算、分析,应用共轭场匹配技术在一定空域同时形成多个正交电扫波束,结合天线反射面的螺旋机械扫描对指定空域进行搜索。最后,对提出的多波束-螺旋扫描捕获方法与传统螺旋扫描方法的性能进行比较分析,结果表明:利用阵列馈电的多波束反射面天线具有更广的可视范围,在更短时间内完成对指定空域的搜索,实现对深空探测器的捕获的同时获得了阵列增益,使更远的深空探测成为可能。     

“嫦娥”探月

正2013年12月14日夜,"嫦娥"携带着"玉兔"安全平稳着落月面,中国成功实现首次地外天体软着陆。中国人千百年来期盼登月的梦想,终于通过"嫦娥"变成现实。嫦娥三号探测器随之开展月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调查等一系列科学探测。可以预见,肩负着探月使命的"嫦娥",在未来承担更多中国深空探测重任的同时,还     

察尔汗盐湖资源开发存在的问题初探

察尔汗盐湖资源的开发对于促进我国的农业发展具有十分重要的意义，文章从湖区生态环境；资源品种多不稳定；资源配置不合理；分布广，开发难度大；单一开采模式；开采方式落后等几个方面详细阐述了察尔汗盐湖资源开发存在的问题。     

“新视野”号多普勒频率数据评估

NASA于2006年发射的"新视野"号探测器于2015年7月14日飞掠冥王星,借此机会,中国科学院国家天文台行星无线电科学研究团组选取我国上海佘山观测站和黑龙江佳木斯深空探测基地的两台60m级射电望远镜,开始了对"新视野"号下行信号的接收及后续分析处理研究工作.利用东南大学研制的无线电科学接收机在黑龙江佳木斯完成了测量工作,利用接收到的探测器多普勒信号对其精度进行了分析比较,并尝试了不同的处理方法.最后本文对我国设备的深空多普勒测量数据的分辨能力进行了评估.     

深空通信中基于Turbo码的混合ARQ方案

为解决把空间数据系统咨询委员会（CCSDS）推荐的Turbo码直接用于深空通信基于小波变换的图像压缩数据纠错效率低的问题，提出了一种适合于其传输的混合ARQ方案。它是根据图像小波变换后数据重要性不同的特点，利用CCSDS推荐的用于深空通信的Turbo码本身的纠错性能，并充分结合了不同混合ARQ方案的优点提出的。通过与不同混合ARQ方案的FER和系统吞吐量的性能仿真结果比较分析表明，该方法由于充分考虑了深空通信本身的特点。因而在满足数据容错性要求的同时，提高了传输效率。     

我国的嫦娥工程和探月卫星

进入2007年以来,新闻媒体不断报道,我国将于今年发射"嫦娥一号"探月卫星。有关这方面的消息已经引起了国内外的广泛关注。实现这一目标,虽然仅是中国探月工程迈出的第一步,但它却标志着我国航天活动已拓展到深空探测研究领域,因而意义重大。     

“人民科学家”叶培建

1.“嫦娥奔月”“吴刚伐桂”,数千年来,中国人对神秘的月球怀着无穷的好奇心。以“嫦娥工程”为代表的月球探测工作,是我国航天深空探测的第一步,它与叶培建这个名字紧密相关。     

硅基阻挡杂质带红外探测材料与器件研究进展

红外探测在天文物理研究领域具有极其重要的应用前景,由于天文深空探测对象的特殊性,对红外探测器的性能要求十分苛刻.阻挡杂质带(BIB)红外探测器,因其具有响应波段宽、噪声低、灵敏度高以及抗辐射性能好等优点,在过去30年中发展成为国际上天文领域首选的红外探测器.BIB红外探测器的探测波长覆盖中红外到远红外波段,它的推广应用促进人类在天文深空探测领域取得了一系列重大的科学成果.我国在BIB红外探测器的研究起步较晚,近年来也取得了较大进展,但是与国际领先水平相比尚有较大差距.本文主要回顾、评述了过去5年多我国在BIB红外探测器领域的研究进展,对BIB红外探测材料及其相应BIB器件的制备工艺、物性表征和光电响应特性,以及表面等离激元对器件光电响应的调控等做了详尽介绍,为我国BIB红外探测器的发展提供参考和实验依据.     

全球导航星座的远地/深空导航应用研究

全球卫星导航系统为低轨和地面用户提供导航服务已有广泛的研究.中高轨卫星以及深空卫星的定轨、定姿和时间同步,目前主要利用地面测控系统完成,存在设备复杂、投资高、无法同时支持大量飞行器、无法自主运行等缺点.本文研究中高轨卫星和深空卫星利用全球导航星座进行定轨、定姿和授时服务的可行性,实现其扩展应用,寻求全球导航星座作为天基网时空基准的高效途径,使得天基网的自主导航与自主运行成为可能.论文提供了一套解决方案,在不增加卫星设备的前提下,通过星间链路的巧妙设计,实现对远地、深空飞行器的无源导航服务,重点研究了卫星可见性、几何精度因子（GDOP）等内容,进行了定位、定时精度分析,为全球导航星座的建设提供思路.