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。     

“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     

系统可观测性理论与深空探测自主导航方法专题·编者按

近年来,我国月球及深空探测技术发展迅速. 2020年12月17日,随着嫦娥五号返回器携带1731克月壤返抵地球,历经16年我国圆满完成了探月工程"绕、落、回"三步走战略目标,也开启了后续深空探测的新篇章. 2021年2月24日,我国首个行星际探测器"天问一号"进入火星停泊轨道,经过近3个月的环绕探测后,于5月15日成功软着陆,在火星探测史上首次一步实现"绕、落、巡".     

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。     

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。     

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.     

深空物质资源利用现状与展望

深空探测是国家综合实力的集中体现，已成为世界航天大国科技竞争的制高点。深空资源利用是国际深空探测的重要前沿方向。其中，深空物质资源的利用对于拓展人类生存空间具有极为深远的意义。介绍了深空资源的基本内涵，概述了深空资源利用的意义；以深空物质资源为研究对象，总结了星球挥发分开采利用、大气资源利用、矿产资源开采冶炼，以及星表原位制造建造等技术的国内外研究进展；展望了深空物质资源利用未来发展趋势，以期为后续研究工作提供参考。     

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。     

嫦娥奔月：深空探测第一步

10月24日,中国首颗月球探测卫星"嫦娥一号"由长征三号甲运载火箭搭载,在西昌卫星发射中心发射升空。这标志着我国探月工程迈出重要一步。以神话故事中奔月的仙女的名字命     

专题：“嫦娥”一号揭开中国深空探测的科学

自20世纪90年代以来,国际上新一轮月球探测的热潮,吸引了美国、日本、欧洲、中国、印度等航天大国的广泛积极的参与．这次探月热潮中,几乎所有的卫星任务都把重点放在了测月学方向．一方面通过对月球地形、重力以及关联内部结构的探测研究来揭示月球的演化历程,另一方面为进一步的月面着陆探测和建立月球基地开展准备工作．以绕、落、回三部曲为主线的中国月球探测简洁而完美地诠释了人类月球探测的这一路线规划．“嫦娥”一号绕月探测器工程在成功实现了华夏千年奔月梦想的同时,也以测月学为基本目标,为人类探月的远景设想奠基铺路．     

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。     

太阳空间探测的过去与未来

在简要回顾国际太阳空间探测历史的基础上,结合我国太阳空间探测的现状,重点阐述了我国天文界近年来开展太阳空间探测规划研究情况,并就未来发展,简要介绍了规划中拟开展的深空太阳天文台、先进天基太阳天文台、空间甚低频观测阵、立体观测太阳磁场、高分辨太阳X射线成像望远镜、以及空间站候选项目—高灵敏度太阳高能辐射探测等计划.     

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。     

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.     

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。     

千年飞天梦

2004年10月29日，欧阳自远院士到北京师范大学做了一场精彩的学术报告，报告的题目叫做《月球探测的进展与我国的月球探测》。欧阳院士现任中国探月工程首席科学家，他阐述了当前国际月球探测的最新动态，重点讲解了我国探月工程的发展规划和目前实施进展，探月工程对我国国民经济与高新科技发展的重大意义。经北京师范大学田斌老师整理，节选部分章节，以飨读者。     

探月路上的中国印记

正中国月球探测计划首任首席科学家欧阳自远2011年曾断言:"月球探测以及未来的深空探测,都将有我国的一席之地,我们一定会把中国的旗帜插到月球上去。"2013年12月2日,西昌卫星发射中心再次成为世人关注的焦点。长征三号乙运载火箭正静静矗立在二号发射塔架上,箭体上"中国航天"四个大字格外醒目。火箭顶部的整流罩上,中国探月工程的标志——"半轮明月,一     

我国探月工程运载火箭选型问题探讨

"发展空间科学,开展深空探测"是我国近期（2010年前后）的航天发展目标之一,月球探测是实现我国"开展深空探测"的第一步。发射月球探测器（或卫星）选择适当的火箭型号显得尤其重要。文章从月球探测工程对运载火箭的基本要求着手,结合国外月球探测工程的经验和长征系列火箭的现状,提出了候选火箭及其改造方案,并且对月球探测三种运行轨道的优缺点和工程的可实现性进行了分析。从航天大系统工程整体化的角度,提出了用长征三号乙加上面级发射环月卫星,同时将上面级实现硬（或软）着陆作为首选方案,用长征三号丙发射探月器进入奔月轨道作为次选方案的建议。     

电磁感应探测的灵敏度研究

本讨论了电磁感应探测传感线圈的匝数与探测灵敏度的关系，论证了在探距确定的条件下，探测传感线圈直径的最优值。     

造福全人类面向未来的中国空间探测

人类进入太空是20世纪伟大的科技成就之一。第一颗人造地球卫星发射至今已有50年，在这期间人类以地球探测为主，包括载人航天和深空探测在内的空间探测活动从未停止过。文章回顾了中国和国际航天50年空间探测的历史，总结了取得的进展和成果，分析了空间探测当前的发展趋势及我国业界当前的任务与存在的问题，提出了相应的建议和对未来中国空间探测的设想。