基于火星快车飞掠数据的火卫一低阶重力场反演

精确的火卫一(Phobos)重力场模型可为其内部结构建模提供重要的约束,深入地了解火卫一内部结构将为解释其起源与演化以及太阳系的演化提供重要的依据.目前火卫一的重力场模型还未精确测定.为了获得火卫一低阶重力场模型,首次综合处理了火星快车号(Mars Express)在2010和2013年两次飞掠火卫一的多普勒轨道跟踪数据.在解算过程中,通过对探测器各种摄动力模型的高精度建模,融合两次飞掠数据,最终获得的火卫一GM为(7.0768±0.0084)×10~5m~3/s~2,C_(20)系数为-0.1370±0.0392,C_(22)系数为0.0184±0.0174,其值与火星快车MaRS射电科学团队公布的结果相吻合,精度提高了2–3倍.由GM求得的火卫一质量m为(1.060±0.0011)×10~(16)kg,结合形状模型确定的火卫一体积(5742±35)km~3,计算出火卫一的体密度为(1847±11)kg/m~3.     

基于着陆器地基测量的火星定向参数确定

火星定向参数的精确测定对约束火星内部结构以及极区干冰变化的建模具有重要意义.基于未来的火星着陆任务,仿真分析了利用双程多普勒与距离测量方法直接跟踪着陆器,解算火星定向参数所能达到的精度.结果表明,通过双程多普勒和双程测距直接跟踪火星着陆器超过200个工作日,将显著提高火星岁差、章动以及日长变化参数的精度,约800个工作日后,岁差参数精度可较目前提高5–10倍,章动参数精度可达到10–30 mas,日长变化与钱德勒摆动参数精度可收敛至5–10 mas,这一精度水平可以满足研究火星内部结构与大气物质交换的需要.通过分析不同纬度着陆器的解算结果,发现高纬度的着陆器有必要进行距离测量,以保持岁差和章动参数的解算精度.此外,研究还发现,当火星星历误差小于75 m时,双程多普勒数据解算火星定向参数的精度不受影响,而对于双程测距数据来说,只有当火星历表精度优于0.15 m时,定向参数的解算结果才具有可信性.