火星探测工程【原创】ppt版

运载器
• 阿波罗登月使用了重达3000吨的土星五号。但 是火星距离我们超过6000万公里，登陆火星需要 的火箭和宇航技术远远超过了人类目前科技的极 限。
• 除了发展大运载火箭，比如中国的长征五号， 美国的奥赖恩等，还有一些新型火箭技术可以应 用，例如离子体火箭和核推力火箭。
• 1 长征五号 • 长征五号是中国研制的新一代重型运载火箭
系列，与欧洲阿丽亚娜5基本同级。其设计思想以 通用化、系列化、组合化为重点。可搭载两种专 门为其设计的火箭发动机，分别为推力为120吨的 YF-100液氧煤油发动机和推力为50吨的YF-77氢氧 发动机。直径为5米、3.35米和2.25米的三种模块 构成，4个助推器，身高59.5米，起飞重量为643 吨，起飞推力为833.8吨。他可以实现大负载量 “低环球轨道”（LEO）和“同步轨道”（GEO） 任务的需求，并且具备了1.2吨至25吨的有效载荷 送入近地轨道，将1.8吨至14吨的有效载荷送入地 球同步转移轨道
• 5.0米直径内核级利用液氧和液氢(LOX/LH2)推进 剂和二台50吨LOX/LH2发动机。它能使用被看做聚 立在一起的发射装置，或一个捆绑内核级的发射 装置。3.35米直径内核级利用液氧和煤油推进剂 和二台120吨推力液氧/煤油发动机。它能被当作 重载发射装置的捆绑级或中等-负载发射装置的内 核级。2.25米直径内核级使用液氧和煤油推进剂 和120吨推力液氧/煤油发动机。它能被当作捆绑 级或一枚立式装配的小负载发射装置。模块化设 计的好处是可以根据需要把不同模块组装成不同 推力的火箭，以执行不同的任务。例如系列中最 为强大的型号，以两个5米模块为主推进器，另配 有4个3.35米模块为助推器。
• 4）从长期来看, 火星是一个可供人们移居的星球。
• 由于历史的原因, 公众对火星探测的支持和共鸣 是任何其它空间探测对象难以相比的。
3 中国的火星探测计划
• 阶段1：（现在到2009年）会对第一次任务进行充 足准备，包括定立探测目标、技术研发和寻求国 际合作。
• 阶段2：（2009年后）已发射的卫星将探测火星环
境，所得的数据用作火星软着陆之用。
阶段
3： 发射火星着陆器并携带一辆火星车，在火星
上软着陆。
• 阶段4： 成立火星表面观察站、发展飞行器穿梭 地球与火星、并且建立火星基地供机械探测器进 入。此阶段的最终目标是为将来人类登陆火星提 供基础，令人类可在火星观察站中观察火星。
发射场
发射场由测试区（技术阵地）、发射区（发射阵 地）、发射指挥控制中心、地面测控系统及辅助 设施组成。测试区是进行技术准备的专用区，主 要任务是对运载火箭和航天器进行装配、测试， 对其内部各系统的单个仪器设备进行检测、试验。 主要设施有火箭装备测试厂房、航天器装配测试 厂房、固体火箭装配厂房。供电站、发电站、火 工品库、地面设备库和各种实验室。发射区是发 射前准备和发射的专门区域；地面测控系统是对 运载火箭和航天器进行跟踪测量，接收遥测和外 测信息，发送监控、安全指令和通信信息的一整 套地面设施，配置在发射场和火箭飞行航区。
• 3 核推力火箭
• 核火箭的发动机利用核反应或放射性物质衰变 释放出的能量加热工作介质，工作介质通过喷管 高速排出，产生推力，使宇宙飞船高速飞行。根 据核能释放方式的不同，核火箭可分为放射性同 位素衰变型、核裂变型和核聚变型三种。所谓核 裂变是在一定条件下，原子核发生分裂，同时释 放出大量的能量。所谓核聚变是在一定条件下， 较轻的原子核会聚合成新的较重的原子核，同时 释放出大量的能量。
• 2）探索外星生命：在火星上寻找历史上曾经有过 的生命的化石, 这是行星探测中最激动人心的目 的之一, 如果找到, 就意味着只要条件许可生命 就能在宇宙中行星上崛起。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 3）促进科学的发展：火星探测是许多新技术的试 验场地, 这些技术包括大气制动，利用火星资源 产生氧化剂和燃料，返程用遥控自动仪和取样远 程通讯等。
• 文昌航天发射中心位于中国附海南省文昌市近约 北纬19度19分0秒，东经109度48分0秒。该发射场 纬度低，距离赤道近，发射卫星所需的能耗低， 比在西昌发射火箭的运载力提高10%到15%。同时， 火箭可以通过水陆运输，火箭大小可以不受铁轨 限制。此外，从海南岛发射的火箭，其发射方向 1000公里范围内是茫茫大海， 因此坠落的残骸 不易造成意外。
飞船部分
• 曾经成功登月的阿波罗飞船由指令舱、服务舱和 登月舱三部分组成。登陆火星的飞船也需要这三 部分，但是由于任务的特殊性，更多的设备和功 能是需要完善和加强的。
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火星探测工程
载人登陆火星
1 火星概况
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• 火星是八大行星之一，重 力为地球的0.4倍，直径相 当于地球的半径，表面积 为地球的四分之一，体积 为地球的15%，质量只有地 球的11%，没有磁场。地表 温度白天可达28℃，夜晚 可低至-132℃，平均-57℃。 大气成分95%的二氧化碳， 3%的氮气，1.6%的氢气， 很少的氧气，也充斥着很 多的悬浮尘埃。
2 探测火星的意义
• 1）认识地球：火星是地球上人类可以探索的最近 行星，大约40亿年以前, 火星与地球气候相似, 也有河流、湖泊甚至可能还有海洋, 未知的原因 使得火星变成今天这个模样。探索使火星的气候 变化的原因, 对保护地球的气候条件具有重大意 义，有助于了解地球臭氧层一旦消失对地球的极 端后果。
• 2 可变比冲磁等离子体火箭 • 利用电流将诸如氢、氦或氘等燃料转化为等离
子气体。这些等离子气体被加热到1100万摄氏度 后，磁场会将其引导进入排气管，从而推动太空 飞船的飞行。在这种火箭的推动下，飞往火星或 月球的航天器最高速度将可达到每秒55公里。 • 从地球飞往火星的旅行时间缩短为39天，而目 前预测的往返火星的旅程则需要大约3年时间，其 中包括被迫在火星上停留的18个月时间。地球与 火星之间的距离大约为5500万公里到4亿公里（这 要根据它们所处的轨道位置而定）。 • 还有另外一个好处，那就是可以在航天器周围 形成一个磁场，使得航天器不会受到辐射。