火星探测轨道的数值分析

对2009年10月发射嫦娥02星进行环火星探测的过渡轨道进行初步搜索分析.提出发射时机和运载火箭选型的意见,并从轨道机动的角度提出对探测器设计的基本要求.     

月球借力发射火星探测器方法研究

为了使运载火箭能够适应更多的火星探测器发射窗口要求,本文提出了一种借用月球引力发射火星探测器的新方案：在满足运载火箭要求的条件下将探测器送入经过月球附近的过渡轨道,利用月球引力改变探测器的运动速度,使得探测器进入地火转移轨道.文中给出了一种两阶段搜索的数值方法,设计了月球借力的火星探测器入轨参数,得到满足运载火箭入轨要求的月球借力地火转移轨道.与传统的地火转移轨道相比,探测器入轨速度差别不大,但是本文提出的转移轨道改善了对入轨点近地点俯角的约束条件,降低了对火箭上面级滑行时间的要求.文中通过一个算例表明了该方法的可行性,仿真结果表明,该方法提高了火箭对发射窗口的适应性,同时也为今后的火星及其他行星际探测器发射任务提供了一种新的选择.     

利用火星低能电子能谱获取火星磁堆积边界

火星快车飞船（MarsExpress,MEX）搭载的低能电子谱仪可以测量火星附近小于20keV的电子通量数据．利用得到的96段连续测量结果,通过判断能谱拟合参数的方法确定了飞船穿越火星磁堆积层的位置,对这些穿越点进行圆锥曲线拟合后给出了火星磁堆积层（MagneticPileupBoundary,MPB）的大致形状及位置,所得结果与先前火星全球勘探者（MarsGlobalSurveyor,MGS）及Phobos-2飞船给出的结果基本吻合．此外,对获得的穿越点按照火星当地壳磁场强度分类,周围磁场强度较强（〉50nT）的穿越点拟合出的磁堆积层高度明显高于全部穿越点及周围磁场较弱（〈10nT）的穿越点拟合出的磁堆积层高度,很好地反映了火星壳磁场对火星大气与太阳风相互作用的影响．     

天问一号火星巡视探测技术

火星表面地形崎岖,存在表硬里松的欺骗性土壤,光照强度仅为月面的1/5,沙尘天气不可预估,这些恶劣环境将对火星车巡视探测造成通过性和能源风险.此外,由于地火通信受限严重,每个火星日器地交互仅为1～2次,地面无法及时识别风险并控制火星车脱离危险,需要火星车依靠自身解决工作安全性和高效性问题.为迎接火星巡视探测面临的新挑战,...     

火星壳磁场对电离层影响的综述

火星壳磁场对电离层的影响是火星电离层研究的热点之一.本文总结了国际上针对火星壳磁场对电离层影响的研究.早期的火星电离层数据主要来自无线电掩星观测.根据无线电掩星观测结果,火星壳磁场主要影响电离层的电子密度标高和峰值电子密度.强水平磁场可以有效阻止等离子体的垂直扩散,导致顶部电离层电子密度的标高与光化平衡区域相近;而在类似极尖区的强垂直磁场区域,由于等离子体的垂直扩散增强,会导致扩散平衡区域电子密度标高的增加.MGS的无线电掩星观测发现在火星壳磁场比较强的南半球区域电离层主峰值电子密度平均略高于在北半球弱磁场区域的观测结果.MEX首次利用顶部探测雷达对火星电离层进行观测,其观测结果证实电离层主峰值电子密度的异常增加只发生在火星壳磁场中类似极尖区的开放磁场区域,而且峰值电子密度增加的幅度远大于无线电掩星观测的结果.造成在火星壳磁场类似极尖区的开放磁场区域出现电离层主峰值电子密度异常增加的可能机制有两种：一种与能量粒子的注入有关;而另一种与等离子体不稳定性的激发和波动加热有关.目前还无法确定是哪种机制起主要作用.在此基础上,本文提出了火星电离层和等离子体环境需要深入研究的几个问题.     

天问一号火星着陆巡视器推进系统特点及飞行分析

天问一号火星着陆巡视器推进系统的结构质量和尺寸严格受限,针对常规推进系统方案无法满足要求的难题,采用中压双组元推进系统和7055高强度材料壳体推进剂贮箱,实现了轻质、小型化的目标.发动机的室压约2MPa.相对于传统推进系统方案,重量减少约53kg,高度减少约919mm.这是中压双组元推进系统首次在宇航领域应用.本文结合...     

月球软着陆飞行动力学和制导控制建模与仿真

着重对月球软着陆制动段、接近段和着陆段的飞行动力学模型进行了研究,同时基于动力学模型对各阶段制导律进行了优化设计.制动段飞行时间和距离较长,拟采用均匀球体模型,该模型也是软着陆全过程下降轨迹分析和动力学仿真的基础;制导律设计中考虑到该段燃料消耗很大,主要以燃料最优为设计指标.接近段距离月面较近,且经姿态调整后接近垂直下降,拟采用平面月球模型;制导律设计采用基于重力转弯技术的最优开关制导律.着陆段几乎垂直下降,动力学模型可在平面月球模型的基础上简化为一维垂直下降模型,制导律设计拟在垂直方向采用简单的程序制导方式.最后,在考虑测量、推力误差以及环境干扰等影响下对着陆精度进行了初步仿真分析,结果表明,给出的软着陆三阶段动力学模型和制导律是可行的.     

火星伞降段多体动力学特性分析与安全设计研究全文替换

针对火星进入降落伞减速段多体运动带来的技术挑战,首先介绍了降落伞系统的设计方案,基于仿真和典型试验结果分析了降落伞减速过程动力学特性产生机理和主要影响;然后提出弹伞、大底和背罩分离、自主导航与姿态控制等方面的安全设计方法;最后介绍了天问一号伞降过程的在轨实现情况;实际飞行结果表明,本文的研究对后续火星着陆任务具有重要的参考意义.     

引力波探测领域研究态势及热点分析

对宇宙中的引力波进行探测,可以帮助人类发现天体源深处和高密度部分所发生物理过程的完整信息,并绘制全新的"天体分布太空图";激光干涉仪引力波探测器的发展提升了全球范围内的引力波探测研究热度.美国、德国、英国、法国、意大利、日本、澳大利亚、印度和中国等国家纷纷设立了引力波探测计划和项目,并开展了大量的研究工作.本文基于文献...     

攻防对抗防空导弹飞行力学建模和计算机仿真研究

提出模块化建模的基本方法,将全系统模型分为进攻模型、防御模型、数据库模型、可视化模型等几部分,它便于实现模型的置换和扩充.在建立正确、合理的攻防对抗飞行力学模型的基础上,计算机仿真采用并行算法和串型算法的任一种方法都可以实现实时仿真.     

一种新型全姿态飞行仿真转台的运动学分析

针对三轴转台无法避免运动学奇异的缺陷,提出了一种四轴型全姿态飞行仿真转台,利用冗余自由度机构的特点,使机构始终保持提供三个自由度的运动.针对所提出的四轴转台的运动学正解问题,采用双欧拉法计算负载的姿态角,解决了全姿态欧拉角计算的奇异问题.针对四轴转台的运动学反解问题,采用基于伪逆的梯度投影法给出了带有性能指标优化的转轴角速度的最优解,然后用基于动态控制的方法获得转轴的角位置.提出的运动学反解算法能保证在获得期望姿态的同时,避免接近奇异位置和各轴的极限角位置.仿真结果表明,四轴型全姿态飞行仿真转台运动学性能明显优于三轴转台.