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。     

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.     

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。     

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。     

“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     

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.     

无线电是人类进行科学研究的“好助手”

遥感技术,人们可以进行各种地球探测活动,在工农业生产和地质、水文、海洋、矿藏、环境监测、生态平衡和预借助无线电波在天文学中的应用,人类将探索宇宙的视野沿伸到其他手段无法到达的遥远的宇宙深空。     

月球基地概述

月球是距离地球最近的天体,是人类开展深空探测的首选目标。月球是研究地球、地月系和太阳系起源与演化的重要对象,也是人类实现向外层空间拓展的理想基地,同时也是研究空间天文学、空间物理学、月球科学、地球与行星科学和材料科学的理想场所。月球探测工程是当今世界高新科学技术领域中极具挑战性的领域之一。国际月球探测发展规划通常按照＂探、登、驻＂三步走的策略来制定,在完成无人月球探测工程之后,实施载人登月工程和月球基地工程,是人类实现对月球资源的深度开发和利用的重要手段。     

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。     

从月球背面到深邃宇宙——2018年太空探索主要进展评述

 2018年,人类在太空探索方面取得重要进展。中国“嫦娥四号”探测器成功登陆月球背面,着陆点位于南极艾特肯盆地的冯·卡门撞击坑,实现人类航天器首次登陆月球背面;之后,中国探月工程将在完成月球采样返回后,朝着建设月球科研站的方向前进。在火星探测方面,重点是回答火星上是否曾经有过适宜生命生存的环境及其持续时间,而中国的火星探测器已在研制中,将于下一发射窗口发射升空。在引力波探测方面,中国启动以地面观测为主的阿里原初引力波探测计划以及以空间观测为主的天琴计划和太极计划,有望在这一领域做出重要贡献。多信使探测宇宙、寻找太阳系外的宜居行星是天文和天体物理领域的研究前沿和热点领域,正在酝酿新的突破。     

Retrospect to Human Deep Space Exploration History and Its Prospect in China

1The Goals of Deep Space ExplorationThe deep space exploration is relative to nearearth space exploration.According to theWhitePaper on China’s Space Activities in2000[1],theexploration of space other than earth is presentcalled“Deep Space Exploration”in China.Thisconception is not unchangeable.It will evolvewith improvement of space technologies andcapabilities of mankind.Generally activities of human space can becategorized into three fields:Earth ApplicationSatellite,Manned Space…     

月球探测的进展与我国月球探测的科学目标

在简述月球探测的历程与趋势的基础上,强调当代月球探测的总体目标为：(1)研究月球与地月系的起源和演化,特别是月球大气层与磁场的消失,矿物与岩石的分布和形成环境、月壤和内部层圈结构的形成以及月球演化的历程;(2)探测月球的资源、能源和特殊环境的开发利用及对人类社会长期可持续发展的支撑。我国不载人月球探测划分为绕、落及回三个阶段。为了全球性、整体性重新认识月球,绕月卫星探测的科学目标为获取全月面三维影像,探测14种有用元素的全球分布与丰度,探测月壤厚度并估算^3He资源量以及太阳活动对空间环境的影响。“落”为月球探测器软着陆就位探测和月球车巡视探测,建立月基光学、低频射电和极紫外天文观测平台。“回”为月球探测器软着陆就位探测和取样返回地面。     

2021年空间科学与深空探测热点回眸

 2021年全球空间科学探索与发现热点竞相涌现。聚焦非载人航天，按空间天文、日球层物理、行星科学、空间地球科学等学科领域，梳理了各国空间科学任务的年度重要代表性成果，并对多个空间天文、日球层和行星（含月球）深空探测任务的工程成就和科学回报进行了归纳，包括但不限于人类航天器首次进入太阳大气层、太空台风可能影响地球空间天气、20亿年前玄武岩样品完善月球演化历史、火星地震探测揭秘其内部结构、星际空间发现等离子体波发射、深空望远镜再绘银河系结构图等。面向未来，欧洲空间科学“远航2050”规划、美国科学院2020年代天文学10年调查等给出的战略研判令人关注。尤为重要的是中国空间科学持续走近世界舞台中央，“悟空”科学数据正式公开，“慧眼号”“嫦娥五号”等科学任务助力空间科学家再度产出一批世界级原创成果。     

2021年空间科学热点回眸

 回顾了2021年全球空间科学重要进展、美欧俄中等国家和地区组织最新空间科学重大发展战略和规划、新发射的空间科学任务平台和新选定的未来任务。盘点了“帕克太阳探测器”首次飞越日冕，“洞察号”揭示火星内部结构，阿联酋、中国、美国探测器齐聚火星，美国绘制天文学和天体物理学发展路线图，欧洲确定2035-2050年大型空间科学任务科学主题，中俄发布国际月球科研站路线图，“詹姆斯·韦伯空间望远镜”成功发射，中国成功发射太阳探测科学技术试验卫星和可持续发展科学卫星，美欧批准新的金星探测任务等重大成果和事件。     

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。     

Deployable boom for Mars Orbiter Magnetometer onboard Tianwen-1

A more than 3 m-long deployable boom is an essential component of the Mars Orbiter Magnetometer (MOMAG) onboard the orbiter of Tianwen-1. The boom was developed to place fluxgate magnetometer (FGM) sensors away from the satellite to reduce the influence of the satellite magnetic field. It was designed as an articulated spring-driven deployable mechanism for single-shot deployment. Functionality, reliability and system constraints are fully considered in the boom design. Mechanical analyses and proof tests show that the boom has sufficient safety margin to withstand environmental conditions, even in the worst cases. After a long voyage from Earth to Mars, the boom was deployed successfully on May 25, 2021. A full deployment was performed in about 4.6 s, sending the two sensors to distances of 3.19 m and 2.29 m respectively, away from the orbiter. After deployment, the field from the orbiter decreased from 1250 nT to less than 6 nT at the sensor mounted at the tip of the boom. The MOMAG boom provides valuable engineering experience for the development of deployable structures stowed for long periods in cold temperatures in space missions.