图解深空探测史 火星探测(中)

什么是“火星探测器”？火星探测器是指专门用来探测火星的人造卫星、探测器或火星车等设备。

近几十年来，人类一直在不断地研制和发射火星探测器，旨在深入了解火星的地质、气候、生命等方面的信息，为人类未来的火星探索和殖民活动奠定基础。

1. 火星探测器的种类火星探测器根据其功能和性能可以分为轨道器、着陆器和火星车等三类。

（1）轨道器轨道器主要用于对火星的全局观测，可以测量火星的大气、表面、磁场等参数，并且可以实时传回高清晰度的火星表面图像。

目前已经有多颗轨道器成功进入火星轨道，如美国的“火星全球勘探者”、欧洲空间局的“火星快车”等。

（2）着陆器着陆器是指能够在火星表面着陆并进行科学探测的探测器，通常包括陆地探测器和月球车。

它们可以通过对火星大气、岩石、土地等方面的详细调查来解答地质活动、火山、冰川、水文、气候等重要科学问题。

目前已经有多个国家的着陆器成功降落在火星表面，如美国的“好奇号”、“机遇号”等，中国的“天问一号”等。

（3）火星车火星车是一种可以在火星表面行驶并进行科学探测的探测器，通常包括移动机械臂、探测设备、太阳能板等部件。

它们可以通过行驶和采样等方式进行更加详细和精确的探测活动，目前仍是火星探测任务中非常重要的一部分。

2. 火星探测器的研制和发射火星探测器的研制和发射需要极其严格和细致的计划和实践，包括发射窗口、引擎推力、飞行轨迹、控制命令、信息传输等等。

每个环节都需要精心设计和监控，以确保探测任务的成功完成。

目前已经有多个国家和地区成功地发射了火星探测器，如美国、欧洲、俄罗斯、印度、中国等。

3. 火星探测的意义和前景火星探测对于人类了解和探索宇宙的重要性不言而喻。

通过对火星的探测，可以更加深刻地了解和探究火星的历史、现状和未来的演化趋势。

同时，火星探测还可以为人类未来的太空探险和殖民活动提供数据支持和参考。

此外，火星探测也成为多国开展深空探测和科技创新的重要契机和平台。

总之，火星探测器的研制和发射，是人类认知宇宙和未来殖民活动的重要途径和手段。

《飞向太空的航程》ppt课件
目录
• 课程介绍与背景 • 火箭技术原理及应用 • 卫星技术与应用领域探讨 • 载人航天器设计挑战与解决方案
目录
• 深空探测任务规划与执行策略 • 未来太空科技发展展望与挑战
01
课程介绍与背景
太空探索历程回顾
01
早期太空探索
包括火箭试验、卫星发射等早 期太空探索活动。
02
载人航天发展
讲述载人航天的发展历程，包 括阿波罗计划、国际空间站等
。
03
深空探测成果
介绍人类对月球、火星等深空 天体的探测成果和发现。
当代太空科技发展现状
03
太空科技前沿
国际合作与竞争
商业航天的崛起
介绍当前太空科技的研究热点和前沿领域 ，如太空旅游、在轨制造等。
分析各国在太空领域的合作与竞争态势， 以及国际太空法规的制定和实施。
无人探测器用于对月球、火 星பைடு நூலகம்天体进行探测和研究。 通过发射无人探测器，可以 获取天体表面的高分辨率图 像、分析天体成分和结构等 信息，为未来的载人登月和 深空探测提供重要支持。
空间站是人类在太空中建立 的大型居住和工作平台，可 用于进行长期的科学实验和 技术验证。通过发射空间站 的各个舱段和组件，并在太 空中进行组装，可以构建起 一个功能完备的空间站。
03
科研与实验平台
国际空间站不仅是一个载人航天器，还是一个重要的科研和实验平台。
在空间站上可以进行各种科学实验和技术验证，为未来的太空探索和开
发提供有力支持。
05
深空探测任务规划与执行 策略
深空探测任务目标设定和规划过程
设定科学目标
根据科学需求和前沿问题，设定深空探 测任务的科学目标，如寻找外星生命、 研究行星演化等。

月球探测
深空探测网
20世纪60年代，美国和苏联相继成功 发射月球探测器，实现了对月球的近 距离观测和着陆。
随着技术的发展，人类建立了深空探 测网，实现了对多个天体的同时探测 和数据传输。
火星探测
70年代开始，人类将探测目标转向火 星，发射了多个火星探测器，成功实 现了对火星的环绕、着陆和巡视。
21世纪的深空探测挑战与机遇
网络资源
推荐学生们访问一些专业的航天科技网站，如中国航天科 技网、美国国家航空航天局官网等，获取最新的深空探测 资讯和技术动态。
科普讲座和视频
推荐学生们观看一些有关深空探测的科普讲座和视频，如 《旅行者号的故事》、《火星探秘》等，这些资源有助于 学生更直观地了解深空探测的魅力和挑战。
THANKS
感谢观看
可持续化
为了降低深空探测任务的成本和风险，未来探测器将更加注重可持续 性设计，如采用可重复使用的部件、模块化设计等。
06
CATALOGUE
课程总结与拓展学习建议
课程重点内容回顾
深空探测器的定义和分类
介绍了深空探测器的概念、分类以及各自的特点和应用范围。
深空探测器的探测原理和技术
详细讲解了深空探测器的探测原理、主要技术和方法，包括光学、雷达、红外等探测手段 。
小学教育ppt课件教 案深空探测器：探 索人类对外层空间 的探测技术
contents
目录
• 引言 • 深空探测器的发展历程 • 深空探测器的关键技术 • 著名的深空探测器及其任务 • 深空探测器的挑战与未来展望 • 课程总结与拓展学习建议
01
CATALOGUE
引言
探测外层空间的意义
01
02
03
科学研究

正确
②地表温度变化幅度大
地球地表温度变化不大，②错误
③安全稳定的宇宙环境
正确
④有适合于呼吸的大气
正确
A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．①②④
地球在宇宙中 考点 地球是人类唯一的家园
考点特训
有着“超级天眼”之称的全球最大球面射电望远镜位于贵州平塘的大窝凼，是目前
世界上最大、性能最先进的射电望远镜，口径达到500米，探测范围可到达目前人类可 知的宇宙边缘，对探索地外文明具有重要意义。据此完成下面小题。
。
1973年
发射了
。
开始建设 国际空间站 1986年 长期停留的空间站。
，它是世界上第一个能供人类
现在
由16个国家共同建造，是第一个国际合作建设 的空间站，也是目前规模最大的空间站，从2000年至今， 一直保持在轨工作。
太空探索 考点 空间站建设
太空探索 考点 空间站建设
考点特训
2024年4月26日神舟十八号航天员入驻中国空间站，中国空间站一天可以绕地球飞行 很多圈。下面为中国空间站图片。据此完成下面小题。
正确
②促使人类竞争利用太空
合作，不是竞争，②错误
③彰显了太空探索的中国责任与担当
正确
④有利于推动人类命运共同体的构建
正确
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④
太空探索 考点 空间站建设
考点特训
我国太空探索自20世纪60年代起稳步发展。经过多年努力，我国在空间站建设领 域取得一系列突破和成就，为人类探索太空贡献了中国力量。图为中国天宫空间站照
外部条件
；
自转和公转周期适中，地表温度变化幅度小；日地距离适中；
；
自身条件

中国航天发展史一、引言自古以来，人类对宇宙的探索就充满了无尽的渴望。

在我国，航天事业的发展始终承载着民族的梦想与希望。

从古代的观星、制历，到现代的航天科技，我国航天事业走过了漫长而曲折的道路。

本文将简要回顾中国航天发展史，展现我国航天事业从无到有、由弱变强的辉煌历程。

二、古代航天探索1.天文观测早在公元前24世纪的夏朝，我国就有了关于天文现象的记载。

古代天文学家通过观测天象，为农业生产、国家政治、军事征战等活动提供依据。

随着观测技术的不断提高，我国古代天文学取得了举世瞩目的成就。

2.制历历法是我国古代航天探索的重要成果之一。

从夏朝的《夏小正》，到战国时期的《石氏星经》，再到汉代的《太初历》，我国古代历法不断发展完善。

唐代僧一行制定的《大衍历》更是达到了当时世界最高水平。

3.火药与火箭火药是我国古代四大发明之一，为航天事业奠定了基础。

宋元时期，火药武器得到广泛应用，火箭技术逐渐成熟。

明代，我国火箭技术传入欧洲，对世界航天事业产生了深远影响。

三、现代航天事业起步1.航天机构成立1956年，我国成立国防部第五研究院，标志着现代航天事业的起步。

钱学森、任新民等一批科学家投身航天事业，为我国航天科技的发展奠定了基础。

2.第一颗人造卫星1970年4月24日，我国成功发射第一颗人造卫星“东方红一号”，成为世界上第五个独立发射卫星的国家。

这标志着我国航天事业取得了重大突破。

3.返回式卫星与载人航天1975年，我国成功发射第一颗返回式卫星，成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。

1992年，我国启动载人航天工程。

2003年，神舟五号飞船成功发射，航天员杨利伟成为我国首位太空英雄。

四、航天事业快速发展1.深空探测2007年，嫦娥一号卫星成功发射，开启我国月球探测工程。

2013年，嫦娥三号探测器成功着陆月球，实现我国航天器首次月面软着陆。

2020年，嫦娥五号探测器圆满完成月球采样返回任务。

2.北斗导航系统1994年，我国启动北斗导航系统建设。

天问一号火星着陆惊心动魄的9分钟文/赵聪5月15日7时丨8分，中国天问一号探测器稳稳降落在位子火星北半球的乌托—从逬入火 邦平原上。

至此，我国首次火星探测任务顺利度过了最为凶险的阶段—星大气层到着陆火星表面的"惊心动魄9分钟"。

"天问一号"成功着陆，意味着 我国成为世界上第二个航天器成功着陆火星的国家。

赵停避障太空探索丨【中国肮天】▲天问一号着陆巡视器与环绕器分离模拟图坏火3个月5月15曰凌晨4时许，火星上空, 天问一号探测器系统中的“两兄弟”在 做最后的告别——相伴295天后，环绕器和承载着祝融号火星车的着陆巡视 器正式分离D随后，环绕器抬升了自己的轨道，迎来新的使命——为火星和地球之间架起通信桥梁。

此时，着陆巡视器独自上路，它 调整姿态，防热大底朝前，沿着进入火 星大气层的轨道滑行，瞄准进入火星大 气层的狭窄“走廊”。

3小时后，它进入火星大气，迎来整个火星探测任务的 惊心动魄时刻。

生死考验后，它将代表 中国完成首次着陆火星的壮举。

“天问一号”距离家乡3.2亿公里, 是走得最远的中国远行客。

去年7月 23曰，它从海南文昌启程，至此已跋 涉295天。

这些天里，它曾举起自拍杆, 拍下深空掠影，向祖国报告平安；也曾 回望故土家园，拍下地月合影，遥寄思 乡之情。

最重要的，它先后多次修正前 行轨道，更精准地朝火星奔去。

今年2月24曰，它踩下了 “史上 最难”的太空刹车——通过3次近火制动，成功进入火星轨道，顺利飞抵火星。

在火星上空踩下的这几脚刹车，分 寸有多难拿捏？科学家说，就像从巴黎 打出一个高尔夫球，让它落进东京的某 个球洞里。

到达火星上空后，“天问一号” 没有立即降落，而是环火飞行数月。

中 国首次探测火星，最重要的是妥妥成功， 因此，“天问一号”选择了最稳妥的模 式----“先绕后落”。

天问一号环绕器总体副主任设计 师杜洋介绍，我国在天问一号探测任务 之前，尚不掌握第一手火星环境资料， 对火星的地形地貌、天气环境等各方面 情况尚不熟悉。

美国的深空探测在深空探测方面，美国拥有世界领先的技术和装备，特别是宇宙飞船、天文观测和深空探测器方面。

例如，哈勃空间望远镜是以天文学家哈勃为名、在轨道上环绕着地球的望远镜。

它于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。

哈勃空间望远镜和康普顿伽玛射线天文台、钱德拉X射线天文台、斯必泽空间望远镜都是美国宇航局大型轨道天文台计划的一部分。

目前，哈勃望远镜的最大问题是衰老和维修，计划中的维修将能让哈勃空间望远镜持续工作到2013年。

如果成功了，后继的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)应该已经发射升空，可以衔接得上任务了。

韦伯太空望远镜在许多研究计划上的功能都远超过哈勃，但将只观测红外线，因此在光谱的可见光和紫外线领域内无法取代哈勃的功能。

另外，“勇气号”火星车是美国用于探测火星的深空探测器。

2004年1月4日，经过半年多的孤独飞行，“勇气号”终于成功登陆火星，和随后赶到的兄弟“机遇号”一同开始了探测火星之旅，由美国设计的“勇气号”和“机遇号”是迄今为止最先进的火星探测器，其工作时间已经远远超出了设计寿命，它的探测结果在9分钟后就能传到地球，是人类迄今为止对火星的最透彻的探测。

40多年来，美国先后发射了数十个深空探测器，已经把八大行星全探测过了。

其中，“水手4号”、“信使号”探测了水星；“麦哲伦号”探测了金星；“海盗1号”、“海盗2号”、“勇气号”、“机遇号”、“凤凰号”等探测了火星；“先驱者10号”、“先驱者11号”、“旅行者2号”、“伽利略号”探测了木星；“旅行者2号”、“卡西尼号”探测了土星；“旅行者2号”探测了天王星和海王星；目前，美国的“新地平线号”正在飞向冥王星的途中。

所以，太阳系的所有大行星，美国的探测器都登陆或飞掠探测过了。

美国深空探测的目标是考察太阳系内的天体和行星际空间环境，重点是月球和火星，■万佩华科技视野EJISHIYEK百科知识2011.03上其次是金星、水星、木星和土星。

深空探测计划的科学价值解读随着人类科技的飞速发展，深空探测逐渐成为了科学界和工程界的重要研究领域。

从最早的阿波罗计划到现代的火星探测，人类想要更好地了解宇宙、揭开什么个天体的面纱，进行深空探测的科学价值愈发显现。

本文将深入探讨深空探测计划的科学价值，着重分析其对天文学、行星科学、生物学及人类未来探索的意义。

深空探测计划概述深空探测是指通过各种航天器、探测器和科学设备，向太阳系内外不同天体搜集信息的一项活动。

近年来，各国航天机构纷纷推进深空探测计划，包括美国的“火星2020”任务、欧洲的“朱诺使命”、中国的“嫦娥”工程等。

这些任务不仅涉及技术工程建设，还包括科学研究的各个领域。

天文学与宇宙学的发展深空探测计划对天文学的发展产生了深远影响。

在过去，天文学家依赖于地面观测来获取宇宙信息，但由于大气和其他环境因素，观察结果存在很大局限性。

而通过在太空中发射望远镜和探测器，比如哈勃望远镜和“詹姆斯·韦伯”太空望远镜，人类能够直接观察到更为清晰、更为深入的宇宙现象。

1.1 了解宇宙起源深空探测使我们能够更好地理解宇宙的起源与演变。

通过观测遥远星系、超新星以及宇宙微波背景辐射等数据，天文学家被赋予了揭示宇宙早期状态的能力。

例如，“詹姆斯·韦伯”太空望远镜将专注于理解宇宙第一颗恒星和第一批星系形成过程，通过研究这些古老星系，科学家们可以推断出宇宙的起源与发展。

1.2 探索暗物质与暗能量暗物质和暗能量是现代宇宙学中的重要组成部分，它们对宇宙结构和命运有着关键影响。

然而，它们非常难以直接观测。

通过高精度的深空观测数据，科学家们可以推导出暗物质与暗能量在不同天体中的分布，从而揭示它们在宇宙演化中的角色。

这一过程中，深空探测提供了重要的数据支持，使我们能够从多个角度理解这些神秘成分。

行星科学的突破行星科学是另一个因深空探测而蓬勃发展的领域。

在太空探索任务中，我们成功地对多个行星及其卫星进行了细致观察和研究，从而获得了大量珍贵的数据。

．
２．
我 国火 星探 测发展 设 想
２１ 年 ３ ０１ 月
率 的火 星表面 成像 载 荷 技 术 、长 寿 命 、大 范 围 的
火 星表 面巡 游 探 测 技 术 、轻 型 探 测 器 结 构 技 术 、
火 星作为 美 国航天探 索 的未来 目标 。 欧洲 目前 正 在 进 行 名 为 ” 曙 光 ” （ ｕｏａ Ａ ｒｒ）
４ １ 总体 目标 ．
储备。
“ 对性 技术 计 划 ” 侧 重 于 开 发 近 期 火 星 探 针
测 任务 所需 的特 殊 和 关 键 技 术 ，包 括 ：火 星 漫 游
车 、火 星勘 探 轨 道 器 、火 星科 学 实 验 室 、火 星 科 学 轨道 器等 。
以探测 太 阳系 及 宇 宙 、了解 生 命 的 起 源 和 进 化 、寻找 地外 生命 、扩 展 人 类 知识 、利 用 空 间 资 源 （ 源 、资 源 、环 境 ） 能 、拓 展 人 类 活 动疆 域 为 最 终 目标 ，以火 星探 测 为 对 象 ，突破 和 掌 握 一 系 列 核 心火 星探 测 关 键 技 术 ，逐 步 建 立 较 为 完 备 的
险高 的项 目，是 重 大 的 国家 工 程 ，代 表 了 空 间 探 索 能力 的重 要 提 升 ，具 有 非 常 重 要 的 工 程 技 术 价 值 。世界 各 主要 航 天 国家 纷 纷 把 火 星 作 为 深 空探
测 的重要 目标 ，从 人 类 探 索太 空 开 始 ，就 迈 出 了 火 星探测 的步伐 。特 别从 上世 纪 ９ ０年 代 开始 ，美 国 、俄 罗斯 、欧 洲和 日本 等 已进 行 了 １ ２次火 星探
的验证 ，并 将在 ２４ ０ ０年 前实 现载人 登 火星 。

详解中国航天发展史
中国航天发展史可以追溯到20世纪50年代。

当时，中国开始研究和开发火箭技术，并逐渐发展成为全球航天领域的重要参与者之一。

以下是中国航天发展史的详细介绍：
1.初始阶段（20世纪50年代至60年代）：中国开始研究和开
发火箭技术，成立了中国科学院等相关机构，开展了一系列的探索和试验工作。

2.卫星阶段（20世纪70年代至80年代）：中国成功发射了第
一颗人造地球卫星“东方红一号”，成为全球第三个独立发射卫星的国家。

之后，中国陆续发射了一系列卫星，包括科学实验卫星、通信卫星、导航卫星等。

3.载人航天阶段（20世纪90年代至21世纪初）：中国成功发
射了“神舟一号”载人飞船，实现了中国首次载人航天任务。

之后，中国陆续发射了多艘神舟飞船，并完成了太空行走、空间实验室等重大任务。

4.深空探测阶段（21世纪初至今）：中国成功发射了“嫦娥一
号”月球探测器、“天问一号”火星探测器等深空探测器，开展了月球和火星等天体的探测任务。

同时，中国还计划在未来实现载人登月和建立空间站等重大任务。

总之，中国航天发展史经历了多个阶段，取得了许多重大成就。

未来，中国航天将继续朝着更高水平、更广领域、更深层次的方向发展，为人类探索宇宙和实现航天梦想做出更大的贡献。

表1火星土壤不同位置处矿物的主要成分的质量分数(以氧化物计)
成分样品种类
SiO2
Al2O3
MgO
FeO
第一表层土壤
45.5%
8.8%
7.2%
20.1%
勃朗峰土壤
44.7%
8.8%
7.2%
19.0%
利用与地球上相似的冶炼原理，可以从火星土壤中获得多种金属单质。部分金属可以在CO2中燃烧，此反应可成为火星探测所需能量的来源之一、研究人员以火箭发动机为背景，分析了不同金属与CO2反应时，氧燃比(CO2与金属的质量比)对比冲的影响，比冲越高，发动机效率越高，结果如图2所示。火星原位资源利用技术仍面临诸多挑战，需要人们不断探索。依据文章内容回答下列问题。
8.8%× ×100%≈4.7%，火星土壤中镁元素的含量为7.2%× ×100%≈4.3%，前者高，正确。
二、科技类
4．（2021中考湖北黄石卷）阅读材料，回答下列问题。
绿色环保汽车
2021年两会期间，我国提出2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。目前汽车普遍使用的燃料是汽油和煤油，不仅产生大量二氧化碳，还因燃烧不充分释放了一氧化碳、颗粒物以及氮氧化物等有害物质，既造成资源浪费，污染环境。开发能够取代汽油的新能源，生产和使用环保型、零污染的绿色汽车是实现“碳中和”的有效措施。
【答案】(1)B(2)A(3)B(4)B(5)热值高，产物是水无污染
【解析】
（1）氮氧化物和水生成硝酸，形成硝酸型酸雨，故选：B。
（2）合金硬度大于纯金属，故填：A。
（3）煤、石油、天然气属于化石能源，不可再生能源，乙醇属于可再生能演，故选：B。
（4）生物柴油属于燃料，塑料属于有机合成材料，故选：B。

Vol. 47 No. 5Oct. 2021第47卷第5期2021年10月空间控制技术与应用Aerospace Control and Applicationhttp: 〃www. acabice. cn acabice@163. com引用格式：孙泽洲,饶炜,贾阳,等“天问一号”火星探测器关键任务系统设计[J].空间控制技术与应用，2021, 47(5)： 09-16. SUNZZ, RAO W f JIA Y, et al. Key mission system design of Tianwen-1 Mars probe [J J. Aerospace Control and Application , 2021, 47(5)： 09-16 (in Chinese). doi ： 10.3969/j. issn. 1674-1579.2021. 05.002“天问一号”火星探测器关键任务系统设计孙泽洲，饶炜，贾阳，王闯”,董捷，陈百超北京空间飞行器总体设计部，北京100094摘要：“天问一号”任务是我国行星探测的首次任务，在国际上首次通过一次任务实现了火星“环绕、着 陆、巡视”的三步跨越.“天问一号”探测器由中国空间技术研究院负责抓总研制，包括环绕器和着陆巡视器两个组成部分.对“天问一号”探测器的任务特点和概貌进行了介绍，对包括飞行过程、远距离深空通信、火 星捕获过程、火星进入下降及着陆过程、火星车解锁驶离和火面工作等关键环节的设计方案进行了描述，对“天问一号”所取得的技术成果与创新进行了总结.关键词：火星探测器；进入下降着陆；巡视勘察中图分类号：V44文献标志码：A文章编号：1674-1579(2021)05-0009-080引言2020年7月23日，“天问一号”探测器在海南文昌航天发射场成功发射,2021年2月10日，成功 捕获火星,2021年5月15日，着陆巡视器成功实现 火星进入、下降与着陆(EDL)，安全着陆到乌托邦平原(Utopia planitia)南端的预定着陆点,2021年5 月22日，“祝融号”成功驶离到火星表面并开始开展火面巡视探测，使得我国成为世界上第二个成功实现火星表面巡视探测的国家.首次火星探测任务,正式迈出我国行星探测步伐，实现了我国探测器首次登陆火星,在国际 上首次通过一次任务实现火星“环绕、着陆、巡视”的三步跨越,开拓了中国人探索认知宇宙奥秘的新局面,创造了中国人和平利用太空的新辉煌.“天问一号”任务通过一次发射实现火星环绕和着陆巡视，对火星开展全球性、综合性的环绕探测，在火星表面开展区域巡视探测.工程以环绕器环绕火星、火星车着陆火星表面，并开展科学探测为成功标志.从工程实施、技术进步的角度看，“天问一号” 任务具有重要意义，任务的工程目标可概括为[']:1) 突破火星制动捕获EDL 、长期自主管理、远距离测控通信、火星表面巡视等关键技术，实现火星环绕探测和巡视探测，获取火星探测科学数据，使我国深空探测能力和水平进入世界航天第一梯队，实现在深空探测领域的跨越.2) 构建独立自主的深空探测基础工程体系，包括设计、制造、试验、飞行任务实施、科学研究、工程管理以及人才队伍，推动我国深空探测活动可持续发展.“天问一号”任务的科学目标是：通过环绕探测，开展火星全球性和综合性探测；通过巡视探测，开展火星表面重点地区高精度、高分辨的精细探测.具体科学目标主要包括以下5个方面[1]:1)研究火星形貌与地质构造特征.探测火星全球地形地貌特征，获取典型地区高精度形貌数据,开展火星地质构造成因和演化研究.收稿日期：2021 -09 -22;录用日期：2021 -10 -13* 通信作者:E-mail ：chuangwang l980@ 163. com・10・空间控制技术与应用第47卷2）研究火星表面土壤特征与水冰分布.探测火星土壤种类、风化沉积特征和全球分布，搜寻水冰信息,开展火星土壤剖面分层结构研究.3）研究火星表面物质组成.识别火星表面岩石类型，探查火星表面次生矿物，开展表面矿物组成分析.4）研究火星大气电离层及表面气候与环境特征.探测火星空间环境及火星表面气温、气压、风场，开展火星电离层结构和表面天气季节性变化规律研究.5）研究火星物理场与内部结构.探测火星磁场特性.开展火星早期地质演化历史及火星内部质量分布和重力场研究.1“天问一号”探测器任务特点“天问一号”探测器的任务是实现火星的环绕、火面软着陆和巡视探测，相对以往月球探测任务有很大不同.主要表现在以下几个方面[2-5]:1）距离更加遥远火星距离地球最远4x108km、最近5.5x107km,而月球距离地球仅为4x105km.距离遥远带来通信路径损耗巨大，与地月通信路径损耗相比，地火通信路径最大损耗增加约60dB,导致天线难以全空间覆盖、传输实时性差及有效数据传输困难.2）自主要求更高火星至地球单程时延最大约22min,月球为1s,长的时间延迟，极大增加了深空测控通信实现难度.对于月球距离,勉强可以采用准实时遥控方式控制航天器平台和有效载荷工作,对于更遥远的火星,只能依赖于探测器自主控制能力.3）着陆过程风险更大月球着陆任务要求在12min内减速1.7km/s,火星着陆任务要求在约9min内减速4.8km/s,火星探测减速总量更多、要求更快.月球着陆过程采用发动机和着陆缓冲减速，火星着陆需要采用气动外形、减速伞、发动机及着陆缓冲减速，环节更多.而火星大气不确定度非常大，大气密度和火星风场等参数，随季节、地理位置及进入地方时不同而变化.诸多因素耦合在一起，极大影响EDL过程设计与分析.4）火星表面能源更紧张在火星轨道附近，太阳辐照强度最大值为715 W/m2,最小值为491W/m2,平均值约为地球附近的43%,同时火星存在大气衰减,到达火星表面的太阳辐射强度仅为0.2个太阳常数.极大增加了探测器热设计、能源管理的挑战和难度.2“天问一号”探测器任务概述2.1系统组成“天问一号”探测器系统由环绕器和着陆巡视器组成,着陆巡视器由进入舱和火星车组成.图1探测器组成示意图Fig.1The schematic diagram of probe composition环绕器由有效载荷、结构、测控数传、热控、综合电子、总体电路、制导导航与控制（GNC）、定向天线、太阳翼、电源、推进和工程测量等12个分系统组成.着陆巡视器由有效载荷、结构与机构、GNC、推进、热控、数据管理、测控数传、天线、供配电、伞系减速、着陆缓冲、移动和工程测量等15个分系统组成.2.2基本构型“天问一号”探测器构型为环绕器-着陆巡视器串联构型设计，环绕器与运载火箭对接，着陆巡视器安装于环绕器顶部.环绕器采用“中心承力筒+外部六面柱体”整体构型，配置2.5m口径高增益天线.着陆巡视器由进入舱和火星车组成,进入舱由大底、背罩和着陆平台组成.探测器发射入轨后依次展开环绕器太阳翼、高增益天线等.（a）发射（b）地火转移（c）两器分离弓（g）大底分离⑴开伞（e）配平翼打开（d）火星进入（h）背罩分离（i）着陆（j）机构展开（町火星车驶离图2探测器各飞行状态下构型示意图Fig.2The configuration diagram of probe in each flightstate第5期孙泽洲等:“天问一号”火星探测器关键任务系统设计・11・2.3飞行任务过程“天问一号”探测器由长征五号运载火箭直接发射至近地点约200km的地火转移轨道;探测器与运载火箭分离后，在地火转移轨道上飞行约7个月,期间经过4次中途修正和1次深空机动，在近火点处实施第1次近火制动，实现火星捕获，随后经过1次远火点平面机动和2次近火点制动，进入周期2天的环火椭圆停泊轨道;停泊轨道运行约3个月后，择机实施两器分离和火星进入；着陆巡视器采用“弹道-升力式”进入，通过气动外形、降落伞、发动机多级减速和着陆缓冲机构缓冲，软着陆于火星表面;环绕器自主升轨机动，将轨道拉起并返回到停泊轨道，在下一个近火点实施第4次近火制动进入周期8.2h的天回归中继通信轨道；90天的火面巡视探测任务结束后,环绕器实施第5次近火制动，进入周期7.8h的椭圆遥感轨道;环绕探测约一个火星年，利用火星重力场特性实现近火点漂移，实现对火星表面覆盖探测.“天问一号”探测器任务实施图3“天问一号”探测器飞行过程Fig.3The flight process of Tianwen-13“天问一号”探测器系统关键任务设计为实现“天问一号”火星环绕、软着陆及巡视探测任务，整个任务过程可分为轨道、远距离深空通信、近火捕获、EDL、火星车驶离及火面巡视探测等5个关键任务.3.1轨道设计“天问一号”探测器轨道设计包含地火转移、火星捕获、火星停泊、中继通信、遥感使命等5个阶段.3.1.1地火转移轨道设计综合考虑运载能力、探测器质量约束以及转移时间，选择短转移方案.在此基础上进一步采用深空机动，改变绕日飞行轨道的平面和大小，减小火星捕获所需速度增量.最终地火转移轨道采用“短转移+深空机动”方案.3.1.2火星捕获轨道设计捕获轨道倾角设计取决于火星进入点纬度，由停泊轨道时间倒推至火星捕获时刻，得到所需的火星捕获轨道倾角.近火点高度设计:综合考虑捕获速度增量、火星大气、最后一次中途修正、近火制动有限推力和火星非球形摄动等影响，捕获轨道近火点高度选取为400km.轨道周期设计:综合考虑轨道的稳定性、远火点平面制动的速度增量、远火点控制误差对近火点高度的影响，轨道周期选择为250.5h（约10个火星日）.远火点平面机动目标倾角设计:综合考虑遥感使命轨道近火点光照条件和火星全球覆盖需求，探测器遥感使命轨道倾角选择为86.9°.3.1.3火星停泊轨道设计综合停泊轨道两器分离前后降轨、升轨推进剂需求,以及火星摄动条件对轨道影响，选择2天周期的停泊轨道.为实现着陆区预探测要求，停泊轨道近火弧段设置于预选着陆区上空.综合两器分离速度增量（降轨、拉起）和保证进入点初始精度和遥感使命轨道倾角等因素，标称停泊轨道设计为近火点高度265km,周期为49.2h（2个火星日）的极轨椭圆轨道.探测器在停泊轨道上运行约3个月,完成着陆区预探测、落点经度微调等着陆前准备工作.3.1.4中继通信轨道设计环绕器在与着陆巡视器分离后,需调整进入中继通信轨道，实施为期约3个月的中继通信任务，并兼顾科学探测.为保证稳定的中继通信弧段，中继轨道设计成天回归轨道，考虑到停泊轨道和遥感轨道的衔接，探测器标称中继轨道选择1天运行3圈的回归轨道，轨道周期约8.2h.3.1.5遥感使命轨道设计环绕器完成3个月的中继任务之后，进入遥感使命轨道.环绕器遥感探测阶段,受推进剂以及相机成像幅宽约束，为了保证近火点成像时太阳高度角不小于10°,以及一个火星年内完成全火覆盖的任务要求，利用了火星大椭圆轨道近火点漂移特性，遥感使命轨道设计成近火点高度265km、回归周期20个火星日，一个回归周期运行圈数为63圈,・12・空间控制技术与应用第47卷一个火星年随太阳漂移一圈的环火极轨道.3.2远距离深空通信设计探测器系统的通信链路设计如图4所示,其中：1）探测器对地面站采用X频段通信,两器均具有X频段上下行链路；2）环绕器和着陆巡视器之间配备有UHF频段双向器间通信链路；3）着陆巡视器复用X频段下行链路，对环绕器进行单向数据传输.4）着陆巡视器测控包括器间通信和火星车对地直接测控两部分.测控站着陆巡视器地面应用站图4探测器系统通信链路Fig.4Probe system communication link3.2.1探测器器地测控体制1）环绕器调制方式:统一载波X频段测控体制（测控）,抑制载波调制方式（数传）.测距方式:侧音测距.测角方式：DOR差分单向侧音方式进行VLBI 观测.测速方式:双向多普勒测速，同时验证单向多普勒测速技术.信道编码:“R-S+卷积”级联码和“LDPC”编码.2）着陆巡视器调制方式:上行统一载波调制方式,下行抑制载波调制方式.信道编码:“R-S+卷积”级联码和“LDPC”编码.3.2.2器间测控体制采用UHF频段作为环绕器与着陆巡视器的双向通信频段.同时，为了提高中继通信能力，环绕器配置X频段接收机，利用着陆巡视器对地的X频段通信链路，具备将尽可能多的探测数据回传地球的能力.根据轨道特点，近火主用UHF频段通信，远火主用X频段通信.调制方式:器间UHF频段通信采用Bi-phase-L 分相码PCM信号进行BPSK调制，器间X频段通信采用BPSK体制.信道编码方式:UHF频段器间通信采用卷积（7, 1/2）码,X频段器间通信采用“R-S+卷积”级联码. 3.3火星捕获过程设计整个火星捕获过程控制，由探测器全自主完成.火星制动捕获采用“匀速率变化”控制策略，制动捕获关机策略采用双关机策略，利用开机时长和速度增量两个指标控制发动机的关机.即，以加表积分速度增量控制为主要条件，加表积分量达到标称速度增量时关机；同时，设计关机时间区间［T1,笃］约束，制动时间超出区间范围，加表积分即使不到标称速度增量，亦关机.T1时间为制动捕获最短点火时长，该时间的确定主要考虑因素：两台加表故障情况下，标称推力作用下，能够形成标称轨道点火时长.T2时间为制动捕获最长点火时长，该时间确定主要考虑因素：两台加表故障情况下，标称推力作用下，形成停泊轨道远火点高度的点火时长.火星捕获制动流程如图5所示.N关闭3000N发动机图5火星捕获制动流程Fig.5Mars capture braking process3.4EDL过程设计火星EDL过程采用“气动外形+伞系减速+动力减速+着陆缓冲”的减速方式.第5期孙泽洲等:“天问一号”火星探测器关键任务系统设计・13・1 ）进入方式:弹道-升力式；2） 气动外形:半锥角为70°的球锥形大底+球 锥形背罩；3） 伞系减速:盘缝带伞、一级减速；4） 动力减速:反推发动机、悬停避障；5） 着陆缓冲:着陆缓冲机构. EDL 过程时序图见图6.进入速度:4.8 km/s 过渡段伞系减速段气动减速段着陆缓冲段动力减速段我角配平模式石升力控制模型沖伞X 呼賢抛底E-3h E+0配平翼展开2.8马赫.着陆缓冲机构展开,雷达开始工作丸、抛背單O动力减速'悬停成像避障及缓速下降品町垂直速度1.5 m/s 浮水平速度0.9m/s 丨二着陆278s 454s 540s整个EDL 过程约540 s图6 EDL 过程时序图Fig. 6 EDL process sequence3.4.1过渡段该段主要任务是：1） 两器分离后自主启控建立并保持中继通信姿态.2） 大气进入前建立大气进入姿态.此段的结束标志是距参考火星表面高度125km （国际天文联合会（IAU ）定义的火星椭球基准）.此高度以上大气阻力和气动干扰力矩影响可忽略.该阶段主要干扰力为姿控推力器工作时的干扰力和力矩.3. 4. 2 气动减速段根据火星大气密度、制导控制策略不同具体分 为两个阶段：1） 攻角配平段距火星表面高度从约125 km （IAU 椭球基准）到约60 km （ IAU 椭球基准）.主要任务:保持进入姿态，根据配平攻角、侧滑角和滚转角等要求,进行三轴稳定姿态控制；UHF 器间通信返向链路工作，传回EDL 过程中器上关键遥测数据.2） 升力控制段距火星表面高度从约 60 km （ IAU 椭球基准） 到约10 km （IAU 椭球基准），该段主要任务如下：采用“弹道-升力控制”进行气动减速；在导航马赫数为2. 8时执行配平翼展开动作, 使进入舱标称配平攻角调整至0°,此后进入舱GNC分系统进行角速度阻尼控制；在导航马赫数为1.8执行开伞动作；UHF 器间通信返向链路工作，传回EDL 过程中的器上关键遥测数据.3. 4. 3 伞系减速段距火星表面高度从约10 km （IAU 椭球基准）到约1〜2 km （距当地实际高度）,利用降落伞进行减速,期间主要任务如下：在弹伞指令发岀后（标称马赫数1.8）,降落伞 弹射、开伞；实施大底分离和着陆缓冲机构展开动作；综合高度和速度测量信息（高度1 km 〜2 km和速度95 m/s ），实施平台与舱伞组合体分离；在此阶段，器上按飞行时序，自主执行进入舱和火星车UHF 发射机切换和工程测量设备开机和采集工作.3.4.4动力下降段距火星表面高度从1〜2 km 至火面，利用发动机进行减速,期间主要任务如下：发岀背罩抛除指令后，考虑分离安全性，延时 启动自主动力下降制导、导航与控制程序，建立着 陆巡视器动力下降初始姿态，自主打开所有着陆导航敏感器至正常测量工作模式；完成背罩规避机动,防止伞罩组合体与着陆巡视器发生碰撞；通过粗避障、悬停避障,完成安全着陆区域自主优选并落入优选安全区；在接触火星表面时，控制姿态角、姿态角速度、 垂向和水平速度满足要求；动力下降过程中利用光学成像敏感器连续对火星表面成像并存储,直至着陆至火星表面.相比嫦娥系列月球软着陆动力下降过程，火星动力下降过程初始状态（轨道、姿态）存在较大不确定性、水平机动能力有限等约束，还存在风速、地貌等不确知影响，主要任务除了减速和避障外，还要 实现水平机动规避背罩.3.4.5着陆缓冲段完成着陆触火后发动机关机控制,着陆缓冲机构完成缓冲， 实现稳定着陆.・14・空间控制技术与应用第47卷不同于嫦娥三号着陆器和嫦娥五号着陆上升组合体的配置，着陆巡视器限于构型布局及安装等约束，无法配置伽玛关机敏感器，同时鉴于接触火面时测距测速敏感器测量精度低，最终确定采用触火关机策略.3.5火星车驶离火星车利用15个火星日时间完成驶离及可视化任务,释放分离段各火星日工作项目如下：第1个火星日：完成火星车初始状态建立，包括机构解锁展开和对地通信等，进入火夜，火夜进行1h的对环绕器X频段器间通信.第2个火星日：导航地形相机、避障相机成像，进行火面全局感知.第3个火星日：载荷开机自检.第4〜5个火星日：下传全局感知图像、载荷自检数据、延时遥测数据.第6个火星日：短距离行走进行移动自检，下传延时遥测数据.第7个火星日：下传EDL过程延时遥测数据.第8个火星日：火星车驶离着陆平台，并下传驶离相关数据.第9个火星日：局部感知,用于地面规划移动至最佳国旗成像点的路径.第10个火星日:下传部分EDL过程工程测量数据.第11个火星日：火星车移动到最佳国旗成像点，并下传部分EDL过程进入舱GNC图像.第12个火星日:局部感知，用于地面规划移动至最佳WIFI分离拍摄探头释放点的路径.第13个火星日：对进入舱器表国旗进行成像.第14个火星日:火星车移动至最佳WIFI分离拍摄探头释放点.第15个火星日:火星车释放WIFI分离拍摄探头,WIFI分离拍摄探头对火星车和进入舱国旗成像并下传.驶离过程见图7.3.6火面工作火星车完成释放分离段工作任务后，进入火面巡视探测工作阶段.1）火星车寿命初期（着陆第16个火星日〜第45个火星日），以3个火星日作为一个任务周期:第1个火星日主要进行环境感知，火夜进行1h对环绕器通信,进行图像数据下传;第2个火星日主要进行科学探测;第3个火星日进行载荷数据下传以及火面移动.（a）着陆后状态（b）桅杆展开（c）坡道机构展开（d）太阳翼展开（e）定向天线展开（f）火星车车体抬升（g）火星车驶离图7火星车驶离过程构型示意图Fig.7The configuration diagram of Mars rover leaving process2）火星车寿命末期（着陆第46个火星日〜第90个火星日）,随着发电能力的降低，根据实际功率平衡情况,可选择将任务周期从3个火星日逐渐增加到6个火星日，任务周期内总的工作内容不变，增加3个火星日的时间用于待机充电.火面工作段的构型见图8.（C）太阳翼对日定向状态图8火面工作段构型示意图Fig.8The configuration diagram of Mars surface workingsection第5期孙泽洲等:“天问一号”火星探测器关键任务系统设计-15-4 “天问一号”探测器取得的技术创新“天问一号”探测器是一个全新的航天器，新技术和新产品的比例高达80%.其研制的总体思路是:瞄准当今世界先进水平，高起点地确定探测器的功能与性能指标，通过一次任务实现火星环绕、着陆和巡视，对火星开展全球立体探测和局部详细探测；针对新领域中所遇到的新问题，通过大量的设计分析、关键技术攻关和地面验证试验，突破火星制动捕获、进入/下降/着陆、长期自主管理、远距离测控通信、火星表面巡视等关键技术，在航天器总体设计、制导导航和控制系统设计、推进系统设计、热控系统设计等方面取得一系列自主创新的科研成果.4.1国际上首次通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视在国际上首次通过一次任务实现了火星“环绕、着陆、巡视”的三步跨越.显著增强了多目标复杂航天任务总体设计能力，面对火星环绕、着陆、巡视、探测、中继等任务耦合程度深、制约因素繁、单点环节多的难题，带动了总体设计能力和水平的巨大跨越,为后续多目标行星探测任务设计创立了新范式.显著提升了行星环境建模和模拟能力，建立了一套行星环境不确知情况下，可靠开展环境建模的方法，以及在地面开展行星环境模拟试验的方法，建设、改造了一批试验设施，为后续行星探测创立了新条件.4.2首次实现行星际飞行突破了火星探测轨道设计技术，根据一次任务实现绕、落、巡的要求，基于运载能力、测控能力等工程约束，系统开展了地火转移轨道、火星捕获轨道、调相轨道、停泊轨道、下降进入轨道、中继轨道、遥感探测轨道的规划和精确设计，建立了一套完整轨道分析和优化算法.突破了行星际飞行高精度高可靠轨道控制及复杂环境下环绕器多模式自主协同管理技术,实现了探测器在轨安全可靠飞行.4.3首次实现地外行星表面着陆构建了首次火星“进入、下降与着陆”任务设计匹配、协调的指标体系，全面掌握了EDL过程相关分系统的性能边界和设计裕度.全新设计了适用于火星稀薄大气减速的气动外形.突破了稀薄大气、二氧化碳介质下的高减速气动外形设计关键技术.构建了首次火星进入与着陆任务相关的标准环境模型和扰动模型，形成了一套适用于火星EDL 任务的火星空间环境和表面环境规范.提出了满足“一次发射实现绕、落、巡”的飞行任务设计方案，在兼顾了火星车中继要求与遥感全火覆盖要求的同时,实现了EDL最优进入窗口和最优进入角设计.4.4首次实现地外行星表面巡视突破了火面松软、崎岖地形下高效、安全巡视技术.国际首次在星球探测器上采用主动悬架系统，可实现尺蠖运动、抬轮、车体抬升等多种运动形态，相对传统被动悬架，爬坡及越障能力得到显著提升.突破了火面弱光照、沙尘条件下能源安全技术,首次在星球探测器上使用自主休眠、唤醒技术,火星车自主根据沙尘程度,进入最小工作或断电休眠状态，沙尘过后自主唤醒，解决火星车遭遇沙尘天气后的能源安全问题.突破了地火通信受限情况下的高效探测技术.设计了基于简单指令的高效探测模式，解决了地火通信码速率受限情况下的多载荷多模式高效探测的难题.设计了精准移动与定点探测相结合的高效探测模式，实现了一次规划完成多点探测的目标,解决了地火交互频繁导致探测效率低的问题.突破了地火通信受限情况下的自主生存技术.设计了火星车智能运行体系，解决了火星车在日凌等地火无通信情况下的长期生存问题.5结束语“天问一号”探测器圆满完成了我国首次火星探测的任务目标，突破了大量关键技术，取得了一批具有自主知识产权的自主创新科研成果.这些成果可用于其他天体表面着陆、巡视等后续深空探测任务，有力地促进了航天技术的发展，同时带动了其它相关学科和领域的技术进步，推动了我国科技自主创新能力的提升.参考文献[1]耿言,周继时，李莎，等.我国首次火星探测任务[J].深空探测学报,2018,5(5):399-405.GENG Y,ZHOU J S,LI S,et al.A brief introduction ofthe first Mars exploration mission in china[J].Journal。

2021年中考道法时政热点：首次火星探测、北斗导航、科技抗疫（一）火星探测热点链接2020年7月23日12时41分，我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务天问一号探测器。

火箭飞行约2167秒后，成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国行星探测第一步。

天问一号探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并择机开展着陆、巡视等任务，进行火星科学探测。

首次火星探测任务的工程目标，一是突破火星制动捕获、进入/下降/着陆、长期自主管理、远距离测控通信、火星表面巡视等关键技术，实现火星环绕探测和巡视探测，获取火星探测科学数据，实现我国在深空探测领域的技术跨越；二是建立独立自主的深空探测工程体系，包括设计、制造、试验、飞行任务实施、科学研究、工程管理以及人才队伍，推动我国深空探测活动可持续发展。

首次火星探测任务的科学目标，主要是实现对火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等研究。

命题方向预测1.怎样正确认识创新?(1)生活处处有创新。

生活中的点滴创新不仅让我们眼前为之一亮,而且改变着我们对生活的惯常看法。

(2)创新是一种生活方式。

(3)创新给我们带来惊喜,让我们获得成就感。

(4)生活的各个领域都需要创新,也都可以创新。

(5)创新让生活更美好。

2.为什么要坚持创新发展?(为什么说创新是引擎?)(1)创新是推动人类社会向前发展的重要力量。

(2)当前,创新已经成为世界主要国家发展战略的重心,在激烈的国际竞争中,唯创新者进,唯创新者强,唯创新者胜。

(3)创新发展是中华民族复兴的国运所系,实施创新驱动发展战略,推进以科技创新为核心的全面创新,让创新成为推动发展的第一轴力,是适应和引领我国经济发展新常态的现实需要。

(4)我国改革开放事业进入攻坚克难的关键时期,更加呼唤改革创新的时代精神。

看点/Highlight为了探索火星这颗太阳系中与地球最相似的行星，人类自1960年以来先后开展了40多次火星探测，不仅成功率不高，而且都是研究火星全球、地表、大气和磁场等。

截至目前，只有8次任务成功着陆火星并顺利开展探测工作，最近的一次就是美国国家航空航天局（NASA）的新一代火星着陆器—洞察号，它将首次探索火星深处。

1.海盗1号和海盗2号海盗计划是NASA 继旅行者计划之后又一项大型深空探测项目，先后发射了海盗1号和海盗2号两个探测器，其着陆器分别于1976年7月20日和9月3日在火星表面软着陆。

海盗1号由此成为第一颗在火星表面着陆并且成功向地球发回照片的人类探测器。

两艘海盗号在绕火星探测期间，发回了数万张火星照片，着陆火星表面后又发回了着陆地附近火星表面的大量近距离图像。

2.火星探路者号NASA 的火星探路者号探测器于1996年12月4日发射，1997年7月4日在火星阿瑞斯平原成功着陆。

它发回了数千张火星地表照片，清晰地展现了火星上的荒原、山脉、丘陵、沟谷及陨石坑等地貌，并使人类对火星岩石、土壤、气候有了初步了解。

尤其是它携带和释放的旅居者号火星车，是第一台在火星从事科学考察工作的机器人车辆。

3.勇气号和机遇号勇气号和机遇号是NASA“火星探测漫游者”计划的一对“双胞胎”6轮火星车，它们分别于2004年1月3日和1月25日在火星着陆。

勇气号的考察工作持续了2208个火星日，而机遇号则是人类迄今成功登陆火星的个探测器8□ 安利1Highlight/看点有史以来在外星球表面执行任务最长的探测器，已经超过14年的时间。

它们除了传回大量前所未有的高清晰度火星表面照片外，还找到了火星曾经有水存在的初步证据。

4.凤凰号凤凰号火星探测器于2007年8月4日发射，2008年5月25日在火星北极成功着陆。

与勇气号和机遇号利用安全气囊反弹的降落方式不同，凤凰号与之前的海盗号和最近的洞察号一样，是采用缓冲发动机反推方式下降的，着陆精度较高，也可满足重量较大的探测器着陆要求。

第４４卷第５期 固体火箭技术ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄＲｏｃｋｅｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．５２０２１

轻质化高性能中室压推进系统助力天问一号实现首次火星探测任务

何壮睿，卫　佳（中国航天科技集团有限公司上海空间推进研究所，上海　２０１１１２）

Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｈｉｇｈ⁃ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｍｅｄｉｕｍｃｈａｍｂｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｈｅｌｐｓＴｉａｎｗｅｎ⁃１ａｃｈｉｅｖｅｉｔｓｆｉｒｓｔＭａｒｓｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｍｉｓｓｉｏｎ

ＨＥＺｈｕａｎｇｒｕｉ，ＷＥＩＪｉａ（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎｏｆＣＡＳＡ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１１１２，Ｃｈｉｎａ）

中图分类号：Ｖ４３０ 文献标识码：Ｄ 文章编号：１００６⁃２７９３（２０２１）０５⁃０５６９⁃０２ＤＯＩ：１０．７６７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２７９３．２０２１．０５．００１

天问一号首次火星探测任务通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡视三项工作目标，开展火星全球性、综合性的环绕探测，以及在火星表面开展区域性的巡视探测。这是一次中国航天史上深空探测的重要里程碑。本次任务的火星探测器系统由环绕探测器和着陆巡视器组成。环绕探测器只在火星的轨道上飞行，相当于火星的卫星。着陆巡视器则真正进入到火星的大气层，并在火星表面着陆。中室压推进系统是着陆巡视器的动力减速装置（图１）。

图１　着陆巡视器推进系统Ｆｉｇ．１　ＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆＭａｒｓ⁃ｒｏｖｅｒ

中室压推进系统为着陆巡视器在滑行段、进入火星大气后的气动减速段和伞系减速段，提供精确姿控推力。在距离火星表面约１．２ｋｍ的动力下降和悬停避障段，大推力工作模式完成主减速。在距离火星表面约１００ｍ时，提供连续可调的轴向推力和强劲的横向平移推力，为着陆巡视器进行悬停避障后找到最优着陆点，并确认最终着陆位置后实施缓速下降。在多台发动机的共同作用下，着陆下降速度从约９５ｍ／ｓ降