2021年天文学热点回眸

回顾了2021年天文学领域取得的重大进展,盘点了一系列重大的成果和事件:在火星探测方面,多国探测器相继抵达火星并开展科学研究,"洞察号"首次揭秘火星内部构造;中国高海拔宇宙线观测站(LHAASO)观测到1.4 PeV能量的光子;"悟空号"取得氦核70 GeV至80 TeV能段的精确能谱;冰立方中微子天文台(IceCub...     

Astrology

Summary As a divinatory practice, astrology is without equal in both its colorful history and modern day popularity. Astrology has grown, over thousands of years, into a huge and ornate superstructure that lacks a central design. Although astrology has been dimly veiled by its occult mystique for centuries, the light of modern day inquiry has shown its substance to be mostly illusionary and revealed its foundation to be the shakiest possible: that of self-justification and anecdotal evidence. Despite the many claims of its practitioners and followers, extensive investigation has revealed astrology to be a great teetering monument to human gullibility.     

基于多重近似重访周期的火星-太阳同步回归轨道设计

在分析火星-太阳同步回归轨道数学模型的基础上,设计了回归周期的近似重访周期算法.基于对回归要素取整处理,结合回归轨道重访特征函数,通过对重访间隔子间距数的判断,可以得到最优近似重访周期和次优近似重访周期,近似重访周期的设计能以更高的时间分辨率实现对地覆盖.进一步分析了最优回归周期族与火星赤道表面覆盖率的关系,并计算了其对应的轨道参数.为火星探测初期的轨道设计提供了借鉴.      

火星探测研究结果分析

火星是地球的近邻,很多方面的特征与地球相似.有观点认为,火星是地球的未来,即地球经过长期演化,其内部机构、地表和空间环境可能会变成火星现在的状况.因而在与地球比较的基础上,开展火星探测和研究,不仅对于探索火星及其空间的奥秘,而且对于认识地球都有重要的意义.本文对空间飞行器所取得的有关火星的探测结果(包括火星内部结构和火星表面、火星大气、火星电离层和磁层,以及太阳风与火星的相互作用等)进行了分析和概述,内容涉及火星内部化学成分、火星岩石中的元素、火星表面地形和尘暴,火星大气的光化学过程、火星大气的季节变化和大气中的同位素,火星上过去全球尺度的磁场和现在的局域强磁场观测,火星全球尺度偶极磁场的可能反转,太阳风与火星电离层相互作用所形成的感应型磁层等科学问题.结合目前火星探测和研究的现状,对火星研究的主要科学问题和意义进行了简单描述.     

Petrography,mineral chemistry and shock metamorphism of Yamato 984028 lherzolitic shergottite

Y984028 is a new lherzolitic shergottite,consisting of poikilitic and non-poikilitic lithologies.The mafic silicates are FeO-poor,and the chromite is TiO 2-poor in the poikilitic lithology compared to the grains in the non-poikilitic lithology.This meteorite shares similarmineral petrography andmineral chemistry with GRV 99027,but is not paired with the latter because of their different shock-induced features.Y984028 was severely shocked and experienced no significant thermal metamorphism after the main impact event.Hence,Y984028 serves as a probe for the study of meteorite impact processes on terrestrial surfaces.The melt veins in Y984028 are characterized by the absence of any high-pressure polymorphs,the presence of abundant smallmineral fragments,and the prevailing granulation textures of olivine and chromite.These features are consistent with adiabatic melting during the release of shock-induced high-pressure and quenching at ambient pressure.     

火星盐类研究进展

 因携带水相关地质过程及环境的丰富信息,进而与生命起源密切相关,行星盐类研究受到大量科研工作者的关注。好奇号登陆之后,火星盐类研究取得了一些新进展。例如,在着陆区泥岩中发现了黄钾铁矾;在泥岩及泥岩砂岩的不整合接触面发现了石膏脉;在风沉积及原位沉积岩中发现了硝酸盐。此外,通过遥感手段,还发现火星新出现的斜坡沟渠可能是由含高氯酸盐高浓卤水冲击形成的。这些新进展再次表明了盐类对于火星科学的重要性。结合已有研究,凝练了火星盐类研究存在的重要科学问题,展望了中国未来火星探测研究。     

载人火星任务混合推进轨道方案

以未来载人火星探测任务为背景,提出了混合推进的轨道方案,即行星中心轨道段采用脉冲推力变轨,行星际航行轨道段采用小推力变轨的策略。建立了日心段三自由度动力学模型,利用“能量等高线”图选取了几组典型脉冲往返轨道作为标称轨道：最小能量税遁,快速转移税逆和短期停留轨道。在此基础上设计了与之对应的行星际航行段小推力最优转移轨道,得到混合推进的轨道方案。最后通过与脉冲轨道的燃料消耗对比,分析了混合推进轨道方案的可行性。研究表明,此类方案较好地结合了脉冲变轨飞行时间短的优势和小推力变轨省燃料．任务灵活的优势.     

浅谈奔赴火星需要解决的几大关键技术

本文初步分析了奔赴火星的几大关键技术问题：轨道设计与控制技术;超远距离通信技术;自主控制技术;火星探测热控制技术;火星着陆控制技术以及火星返回技术等。对后续火星探测以及相关型号探测器的研制具有一定的参考价值。     

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.     

基于序列图像的火星软着陆自主导航避障方法

针对未知地形和障碍下火星软着陆精确避障问题,本文提出一种利用未知陆标序列图像测量的火星软着陆自主导航避障方法.该方法仅利用单目相机和惯性测量敏感器,以初始时刻星下点天南东系为着陆参考坐标系,利用火星表面未知陆标在连续两幅下降图像中的单位视线矢量测量及探测器状态估计建立未知陆标的隐式测量模型,通过EKF利用所建立的未知陆标隐式测量模型和基于IMU测量建立的运动学模型对探测器的运动状态进行估计,进而根据估计的探测器相对目标着陆点的位置和速度利用改进的四次多项式制导律完成避障制导控制.数学仿真表明,提出的方法可有效估计探测器相对于目标着陆点的位置和速度,并实现精度优于0.5 m的水平方向避障,从而满足火星软着陆安全避障的要求.