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中国将在2020年底发射首颗火星探测器:2016年8月23日,名称和图形标识全球征集活动

中国科学院合肥物质科学研究院固体所承担的火星-1着陆机构方案阶段缓冲元件研制任务通过验收

文章来源: 王新福 发布时间: 2016-11-28

  11月24日,“火星-1着陆机构方案阶段缓冲元件研制任务”验收评审会在北京航天城召开。中国空间技术研究院总体部(以下简称“总体部”)有关专家以及固体所项目组部分成员参加了会议。

  验收会上,固体所王新福副研究员对研制工作做了简短汇报,着重对工艺过程、质量管理及新工艺研究进行了介绍。总体部有关专家听取了汇报,审阅了项目组提交的“火星着陆机构缓冲元件研制任务技术总结报告”、“火星着陆机构缓冲元件力学性能测试总结报告”及“火星着陆机构缓冲元件加工质量总结报告”等文件,就相关材料和工艺技术、产品质量稳定性控制以及后续研究工作重点等问题进行了提问和讨论。评审组一致认为,项目组按“火星-1着陆机构缓冲元件研制技术要求”完成了缓冲元件方案阶段的研制工作,交付的产品质量合格,数量满足任务书要求,同意通过验收评审并转入初样阶段研制工作。

  火星-1着陆机构缓冲元件有两种,分别为拉杆和限力杆,将全部采用固体所为嫦娥三号研制的高效吸能合金制作。方案阶段研制任务自2015年8月开始,至2016年10月结束,项目组共完成并交付各类缓冲元件近600件,经检测和实际使用,所有产品技术指标均达到了设计要求。此外,项目组还针对缓冲拉杆和限力杆的结构特点、服役要求以及着陆机构减重的迫切需求,对高效吸能合金组织和性能调控方法进行了新的探索。通过塑性变形和部分再结晶,获得了定向排列的纤维状晶体组织。沿其长度方向的屈服强度和抗拉强度比普通等轴晶材料分别提高180%和45%,屈强比提高194%,单位质量吸能提高98%。用该材料制作的缓冲元件单件重量减少187g,减重38%,为着陆机构实现减重目标提供了重要支持。该创新方案受到总体部设计部门的高度评价并被确定为初样阶段相关缓冲元件的正式设计方案。

  火星-1着陆机构缓冲元件是固体所继嫦娥三号之后承担的又一项重要航天研制任务,固体所研制的高效吸能合金将独立承担火星-1着陆缓冲任务。与嫦娥三号相比,本次任务研制的缓冲元件承载更大,工况更复杂,要求更特殊。因此,固体所项目组面临的考验和挑战将更加严峻。项目组决心以科学、严谨、拼搏、扎实的精神应对挑战,高质量完成后续阶段的研制任务,为我国首次火星探测做出应有的贡献。


记者:请您谈谈,对探月之后我国正在讨论中的深空探测设想和规划的看法。

叶培建:除了探月之外,多年来我们在不断完善我国深空探测路线图,要有所为,有所不为,同时考虑到我们国家的实际情况,从最初的12次探测计划减到了9次,最后减少到4次,其中包括2次火星探测,第一次火星任务是在2020年左右实现对火星的绕、落、巡,第二次是在2030年之前实现火星采样返回。

目前,第一次火星任务已完成方案设计,进入初样。火星探测器包括环绕器、进入器和火星车。首先三个器的组合体发射到火星,在环绕火星南北极的大椭圆轨道上运行,利用近火点探测火星;由于火星本身在摄动,探测器每次到达近火点时勘测区域不同,经过长时间的积累,实现对火星的全球勘测。第二步是在一定的时候进行变轨,进入器和火星车的组合体降落在火星上,环绕器又上升到原来的轨道。进入器到达火星表面后,火星车“走”出来,在火星上进行巡视观测。火星车能够与地球进行测控通信,大量的科学数据必须通过环绕器中继传到地球。火星探测器携带的科学载荷对火星进行地质地貌、浅层表面结构、物质成分等进行考察。除此之外,我们还在策划一些带有亮点的项目,比如考虑是否可以在飞行过程中释放纳星,或者小的太阳帆卫星,从而激发普通民众对火星探测的热情。这些都在论证之中。


2016.10.08

2020年底进行发射,7月1日前着陆火星。


天鹰探空火箭助力火星探测高空开伞试验

近日,四院研制的天鹰系列新型探空火箭首次飞行试验成功,将试验降落伞运送至指定空域并可靠打开,标志着缩比火星探测降落伞火箭弹高空开伞首发试验任务圆满成功,验证了降落伞的充气性能,获取了降落伞气动力数据、为全尺寸降落伞的高空开伞试验进行技术储备。

据悉,火星探测是中国继载人航天工程、月球探测工程之后,实施的又一重大空间探测项目,也是中国首次开展的地外行星空间环境探测活动,其中最难关键的便是绕火星探测和着陆的巡视。火星探测着陆巡视器在火星进入减速着陆过程中采用了降落伞减速方案,这是我国首次在地外天体应用降落伞减速技术。与地球返回任务降落伞相比,火星降落伞的开伞条件具有超音速、低密度、低动压的特点,降落伞表现出充气形状高频变化、阻力效率降低、开伞冲击载荷大等显著特点。而在地球环境条件下,要模拟火星开伞条件,最合适的就是选择在地球表面33km~50km的高度进行试验。而在该高度领域,四院天鹰系列火箭是目前最可靠、最经济的天地运载工具,因此得以在我国空间探测高空开伞试验中派上“大用场”。


中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动网站

http://forum.home.news.cn/view/mars/index.html

火星探测器重约5吨。


http://tv.cctv.com/2016/08/23/VIDERCGmqJX6eV6xEvBcBd4S160823.shtml



火星探测器重约5吨。



中国首次火星探测任务大揭秘

中国首次火星探测任务将于2020年实施,一步实现“绕、着、巡”的目标。今天,中国火星探测器外观构型首次对外公布。登上火星时,这辆火星车将面临哪些挑战?科研人员打造了哪些“黑科技”?它又将执行哪些任务?

今天,火星探测工程火星探测器总设计师孙泽洲,火星项目办顾问、中科院院士叶培建接受《中国科学报》记者采访,对中国首次火星探测任务进行了大揭秘。

一次艰难的“旅程”

2013年,我国成功发射“嫦娥三号”探测器,首次实现了月球表面的软着陆。这对火星探测器的着陆提供了一定基础。

不过,由于火星距离太阳远,加之表面崎岖程度和土壤承载特性远比月球复杂,火星车将开展一次艰难的“旅程”。孙泽洲介绍,该火星车的设计寿命是三个火星月,相当于地球上的92天。在此期间,火星车面临能源、保温及对地通信等三大生存问题。

“火星距离太阳远,就必须想方设法获得更多太阳能。”他表示。为此,科研人员为火星车设计了四个面积较大的太阳翼,如同四扇“翅膀”,帮助它在火星上自由翱翔。而火星的夜晚温度仅有零下100多度,必须依靠这四扇“翅膀”白天收集足够的太阳能,以供夜间保暖。

为解决对地通信问题,科研人员则主要依靠在轨环绕器作为数据中继。

同时,叶培建表示,火星上局部和全球性的沙尘暴也将为火星车开展表面巡视探测带来困难。“包括设计自主休眠和唤醒功能等。”

在科学家们看来,火星上客观环境极为复杂,带来了火星探测极大的风险。“以人类现有的技术,还不可能完全应对可能的极端天气,只能尽最大努力规避这些影响。”孙泽洲说。

中国制造“黑科技”

接受采访时,孙泽州向《中国科学报》记者透露,此次火星探测器的设备百分之百为国产化,元器件国产化率也超过百分之九十。可以说,和此前的探月工程一样,火星车也是不折不扣的中国制造。

据悉,这台火星车重约200公斤,而此前“玉兔号”大约为100多公斤。

中国科学家为克服火星恶劣环境、获得更多科学信息,独立自主地打造了多项“黑科技”。

例如,火星车使用的热控材料便是新型的保温材料“纳米气凝胶”。孙泽洲指出,在一般地球轨道卫星或者真空中运行的航天器上,大多使用看起来金灿灿的热控材料。不过,因为火星表面有稀薄的大气,必须针对这一特殊的太空环境采用新的保温材料。“纳米气凝胶这种材料很轻,有非常好的隔热性能。”他说。

此外,火星车在材料商还采用了铝蜂窝夹层材料、铝基碳化硅、复合纤维材料等多种新材料。

火星车驶离着陆平台后,将探测火星的形貌、土壤、环境、大气,研究火星上的水冰分布、物理场和内部结构。“为此,火星车搭载了13台(套)科学载荷。”孙泽洲说,“包括不同分辨率的火星遥感相机,进行火星浅层结构探测的浅层雷达等。”

迈出深空探测的又一步

目前,火星探测器关键技术已经被各个击破,已经进入工程研制阶段。叶培建表示:“2020年下半年,探测器择机发射,到建党100周年前将到达火星。”着陆点区域已经初步确定在火星北纬低纬度地区,即北半球赤道附近。

火星车采用了“四段式”的着陆方式,包括气动外形减速、降落伞减速和反推发动机动力减速和缓冲等阶段。

叶培建指出,火星探测任务的实施将进一步推进我国深空探测工作。“目前,以无人探月、火星探测为代表的深空探测正在并行发展。”他指出。无人探月明年即将发射嫦娥五号,2018年嫦娥四号将着陆月球背面,将来可能还有嫦娥六号、七号要去月球南极和北极。在他看来,这些任务的实施不仅提升了我们到达月球的技术,也可能推进我们对月球上资源的利用,为载人登月作准备。

与此同时,开展火星、木星的探测也将是深空探测的重点。“对地球以外其他星球的认识,需要人们长期不断地积累。”叶培建期待,“中国首次火星探测任务能推动人类对太空的了解。”


  新华网北京8月23日电(记者 卢俊宇 于子茹)23日,“中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动”新闻发布会在北京召开,会上首次公布中国第一个火星探测器和火星车外观设计构型。

  据悉,2016年1月11日,中国首次火星探测任务正式立项,计划于2020年在海南文昌发射场,由长征五号运载火箭将火星探测器直接送入地火转移轨道。

  中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥告诉记者,2020年中国首次火星探测一次实现“环绕、着陆、巡视”三个目标,这是其他国家第一次实施火星探测从所未有,面临的挑战也是前所未有。

  张荣桥表示,火星距离地球最远达4亿公里,探测器在器箭分离后经过约7个月巡航飞行被火星捕获,环绕器环绕火星飞行后要与着陆巡视器分离,然后进入任务使命轨道开展对火星全球环绕探测,同时为着陆巡视器开展中继通讯,这在轨道设计上就要兼顾环绕和着陆的需求。

  着陆巡视器与环绕器分离后进入火星大气,经过气动外形减速、降落伞减速和反推发动机动力减速,最后下降着陆在火星表面,火星车驶离着陆平台,开始火星表面巡视探测,要探测火星的形貌、土壤、环境、大气,研究火星上的水冰分布、物理场和内部结构。

着陆巡视器与环绕器分离,经过气动外形减速、降落伞减速、反推发动机减速,展开着陆腿,缓冲着陆到火星表面,火星车释放,开展巡视探测。环绕器在轨道上进行科学探测,并为火星车提供对地数据中继服务。

火星车从着陆巡视器分离,开到火星表面。


北京卫星环境工程研究所首次火星探测任务研制保障条件建设项目建议书顺利通过科工局评审!

2016-07-20 北京卫星环境工程研究所

近日,国防科工局组织专家在北京对我所首次火星探测任务研制保障条件建设项目建议书进行了评审。通过各级领导的高度重视、我所细致认真的准备,最终顺利通过此次评审,标志着我所又一重大专项技改项目即将进入立项批复阶段,为提升五院AIT能力,实现“十三五”目标又迈出了坚实的一步。

各专家、领导在听取了我所项目建议书编制情况的汇报,审阅了有关资料后,一致认为项目建设书论证依据充分,任务分工明确,方案完整,内容深度符合有关规定要求,同意通过评审。

我所首次火星探测任务研制保障条件建设项目重点是针对火星探测任务特点进一步完善部探月工程现有能力,满足首次火星探测研制任务的需求。

在接下来的工作中,我所将全力推进首次火星探测任务研制保障条件建设项目立项,为型号研制提供坚实后盾的同时也为我国后续深空探测任务贡献新的力量。

撰文:尹大勇


航天科技五院510所成功获得我国首次火星探测科学载荷研制任务

2016-06-19 

    2016年4月,国防科工局探月与航天工程中心正式确认由该所承担“火星能量粒子分析仪”研制任务,标志着510所在科学载荷领域应用取得了新的重大的突破。

    我国首次火星探测搭载科学载荷共有两类,分别是光学和空间环境探测,空间环境探测载荷分别是火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪。


2016年5月24日,中科院月球与深空探测2016年工作会暨嫦娥四号任务、首次火星探测任务动员会在京召开


《大家》 20160525 侯建文 遥瞰星空http://tv.cctv.com/2016/05/26/VIDEcMTIF37KL6N415RUumIH160526.shtml

         2016年4月22日,中国正式对外宣布,启动首次火星全球遥感与区域巡视探测任务。中国的火星探测器将由环绕器和着陆巡视器组成。其中环绕器的总设计师是中国航天科技集团第八研究院的侯建文。从火星项目启动到发射,仅有四年多的时间。尽管时间紧任务重,但是侯建文和团队成员仍然有极大的信心。


2016.05.01 [面对面]张荣桥:探火启航http://tv.cctv.com/2016/05/01/VIDESacKvpuJRXHQMSO7gPBO160501.shtml


所以一进入2016年1月11日,我们批准立项了火星探测任务。


火星探测器研制正式启动

时间:2016-04-22 信息来源:中国空间技术研究院 

         我国首次火星全球遥感与区域巡视探测任务获批立项犹如熊熊火炬,燃起了国人向更远深空进发的激情与斗志。4月5日,作为火星探测器抓总单位,院组织型号各参研、参试单位,召开火星探测器研制启动暨2016年度工作会,正式吹响了我国首次"探火"的冲锋号。探月与航天工程中心、集团公司有关领导,我院张洪太院长、余后满副院长、叶培建院士、张廷新工程副总师等领导和专家共同见证了这一历史性的一刻。

        “任务来之不易,我们要倍加珍惜”,正如张洪太院长在会上所感悟的,项目的落地堪称“八年磨一剑”,饱含着五院人的心血和智慧。

           特别是近一年多来,我院针对工程任务实际,提前组建了关键技术攻关专家组,组织评审把关、复核复算,严抓技术与质量;组织开展全周期、方案阶段和年度工作策划,建立起包含项目例会、攻关半月专项调度会等在内的科学调度机制,并完成探测器系统与各大系统间的接口确认,健全了设计与建造等顶层规范,完成了近百台关重产品的研制与试验,建立了探测器产保组织和产保队伍,一步一个脚印,为圆满完成"探测器2020年从地球飞往火星,一步实现‘绕、落、巡’工程目标,并开展科学探测工作"这一世界级的宇航难题扫清了障碍。

       “我国火星探测任务由习近平总书记亲自批准,体现党和国家对航天事业的高度重视,任务2021年实施完成,是对建党百周年的献礼”、“机遇难得、使命光荣、责任重大”、“ ‘探火'任务是实施创新驱动发展战略的重大实践活动,是推进人类文明进步的大国责任担当,是实施军民融合发展战略的重要领域,是培养造就人才队伍的重要平台”、“圆满完成工程任务对实现航天技术领域新跨越、推动我国由航天大国走向航天强国意义重大”,张洪太等领导的叮嘱声声入耳,引起了各参研、参试单位代表的强烈共鸣,凝聚起大家誓夺任务成功的共识和力量。

          肩负着国家和人民的殷切希望,聆听着加快深空探测、引领空间技术发展的奋进战鼓,五院“探火”人一往直前。 


2020,中国探测器要去火星了

新华社北京4月22日电 题:2020,中国探测器要去火星了

  新华社记者喻菲、杨春雪

  荒凉,空寂,砾石遍布,黄沙漫天,虽然毫无生气,但在数亿公里外的人类始终对它充满好奇。

  这颗红色行星上是否曾经存在过生命?火星与太阳系是怎样起源及演化的?未来能否将火星改造成人类可居住的星球?这些问题让科学家们迫切希望从火星上找到答案。

  首个“中国航天日”来临之前,中国首次火星全球遥感与区域巡视探测任务已获批立项,首个火星探测器预计2020年发射飞往火星。

  探测器揭秘

  中国航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲近日在接受新华社记者专访时说,中国火星探测器由环绕器和着陆巡视器组成。

  从地球到火星距离4亿公里,探测器从地球飞到火星的时间会根据发射的窗口期不同而有所差别,大约为6到12个月。

  孙泽洲介绍,探测器接近火星后,首先要让它被火星引力捕获,成为环绕火星飞行的探测器。探测器在环绕轨道上做一些轨道调整,同时对仪器进行检测,还将对火星的形貌开展探测。

  之后,在合适时机,与环绕器分离的着陆巡视器将进入火星大气,着陆到火星表面并释放火星车,开展巡视探测。与此同时,环绕器继续在轨道上进行科学探测,并为火星车提供对地面的数据中继服务。

  一次实现环绕、着陆、巡视

  还从未有哪个国家一次实现火星“绕、落、巡”。

  孙泽洲说,中国的火星探测任务形式在国外是没有过的。美国的探测环绕就是环绕,巡视就是巡视。“从来还没有哪个国家一次任务就同时实现环绕和着陆巡视。”

  他说,这体现出中国在空间技术创新发展中的“首创精神”,也是中国航天工程“快好省”的生动实践。

  他说,国外在火星着陆任务之前都有环绕卫星在火星附近,可以对着陆过程以及着陆后的数据通信提供及时支持。而中国的火星着陆巡视器是环绕火星不久后,就要与环绕器分离并降落,这对于着陆后的火星车自主能力提出更高要求。

  “另外,这样的任务在轨道设计上更具有复杂性,要兼顾着陆和环绕轨道的要求,增加了任务的难度和复杂度。”孙泽洲说。

  他说:“我们希望用有限的经费尽可能多获得一些成果,更高效地推动技术进步。所以我们想结合探月已经走的第一步和第二步的基础,一步实现环绕、着陆和巡视。我们具备了这样的技术条件,希望一步迈得大一点。”

  挑战

  这样的任务,孙泽洲坦陈,难度非常大。

  “这次任务最核心、最难的地方,就是探测器进入火星大气后气动外形和降落伞减速的过程,并且只有一次机会,必须成功。由于地球与火星距离遥远,整个过程无法由地面实时控制,必须依靠探测器自主完成。”孙泽洲说。

  自20世纪60年代以来,国际上已实施的42次火星探测任务,成功率仅为52%.

  最让这位火星探测器总设计师担忧的是火星大气。

  “火星大气具有很高的不确定性,有些因素我们还没有认识透,比如火星大气的变化规律、风暴时的特性等。我们现在感觉压力很大,是因为不能掌控的因素很多。如果降落那天真的起了尘暴,就不能降落。”孙泽洲说。

  他说,由于没有那么多的推进剂来抵消那么高的速度,所以登陆火星时,99%以上的减速都是靠火星大气的作用。然而,火星的大气和降落伞减速与地球上的相似度不到50%,而且火星的大气难以在地面模拟。

  “我们只能把各个因素单独分析,开展单项模拟,没办法用一个完整的过程在地面把实际过程模拟出来,这也是我们现在很困惑的事情。但正因为有压力,才能带来技术进步。”孙泽洲说。

  火星那么大,去哪儿好呢?

  曾担任探月工程二期探测器总设计师的孙泽洲说,由于中国火星车将使用太阳能供电,从光照角度考虑,最理想的地方是火星赤道附近,但是火星赤道附近的地形复杂。另外,由于登陆火星99%以上的减速是靠大气减速,因此着陆点海拔越低减速时间越长,登陆越安全。

  “综合考虑地形复杂度、高程、光照条件、温度等因素,火星比较适合着陆点在北纬5度至30度的区域。”孙泽洲说。

  他说,当初在确定嫦娥三号登月落点时,专家们先画了一个100乘300公里的大区域,在探测器进入环月轨道决定要着陆后,又预计了一个落点,最后真正的着陆点与预计的落点只偏差几百米。

  “火星着陆点的确定也类似。就好比我们先选择要去北京,至于落在北京哪个区哪条街道,是到附近再做精确的选择。由于火星大气模型误差很大,所以在火星登陆的偏差可能会比登月大。”孙泽洲说。

  探火与探月有何不同?

  孙泽洲说,探月工程已为火星探测打下了很好的基础,如果没有探月工程,希望火星探测一次就着陆并让火星车走起来,是不现实的。“但是火星探测仅有一半的环节与探月有相似性。”

  举个例子,在嫦娥三号任务中,月球的地形地貌具有不确定性,但其他环境因素都在可控范围内,可通过设计规避风险。但火星除了地形以外,其大气情况具有很高的不确定性。

  此外,登陆火星需要经过四个阶段:气动外形减速,降落伞减速,反推发动机减速,着陆器的缓冲腿吸收最后的能量。但月球没有大气,登月只有反推发动机和着陆缓冲两个阶段。

  孙泽洲说,由于月球距离地球40万公里,而火星距离地球最远时达到4亿公里。在探月工程的带动下,中国已建立深空测控网,能够实现对火星探测器的测控。但是数据还不能实现高速传输,因此未来的火星车操控要比月球车的操控更为复杂。

  距离遥远的另一个后果是火星光照强度小,火星大气对阳光还有削减作用,所以火星车的能源供给比月球车更为困难。

  去火星探索什么科学之谜?

  孙泽洲说,中国火星探测的科学目标虽然还没有最终确定,但基本上围绕这几个方面:通过光学遥感探测火星形貌,看看火星表面长什么样;通过光谱等探测火星土壤元素、矿物成分及岩石类型;探测火星空间环境,包括火星大气;探测火星土壤结构及水冰,火星表面甚至地下浅层是否有水?

  “深空探测虽然不会马上产生明显的经济效益,但是对于满足人类探索未知世界的好奇心,拓展人类生活空间,都具有重要意义。”孙泽洲说。

       自主火星探测任务中,北京航天飞行控制中心要控制距离地球4亿公里以外的飞行器,在火星表面软着陆并进行巡视探测,最大时延近22分钟。


       2016年1月,我国首次自主火星探测工程获得国家批复立项,我国月球以远深空探测的征程由此拉开序幕。在火星探测工程中,上海航天技术研究院负责火星环绕器的抓总研制,上海卫星工程研究所承担火星环绕器型号总体和结构、热控等多个分系统的研制工作。


       2016年3月23日,中科院探月总体部负责人邹永廖在第47届美国月球与行星科学大会上的报告。2020年发射火星探测器,轨道器运行在火星椭圆轨道,着陆器地点还未确定。另外计划2028-2029年进行火星取样返回任务。


深空探测青科大占一份

  在青岛科技大学老校一栋不起眼的小楼里,有一个自主导航与智能控制研究所,研究所承担的工作就是确保探测器在着陆过程中自主导航的一部分。自主导航与智能控制研究所所长于镭,是“973计划深空探测研究”青科大的负责人。

  据于镭教授介绍,国家973计划项目“行星表面精确着陆导航与制导控制问题研究”由北京理工大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、清华大学等10家单位共同承担,其中青岛科技大学是我省唯一一所参与深空探测的单位。该项目是针对我国在“载人航天与探月工程”科技重大专项实施后所面临的行星着陆探测技术需求,面向国家深空探测发展规划的火星和小行星探测科技重大工程,推动解决深空探测领域自主导航与制导控制中关键基础问题的项目,也是我国深空探测领域首个973计划研究项目。

   “黑色七分钟”考验火星着陆

  “与探月工程相比,探测器飞往火星面临更多的问题,其中能量和着陆是科学家面临的两大重要问题。”于镭教授告诉记者,飞行器长期工作,距离太阳越远,太阳光越弱,飞到火星的话太阳能电池的效率会很低,而靠其他星球引力提供能量又会耗费更多的时间。探测器抵达火星后,着陆实时自主导航与控制又是一个难题。火星探测器从130多公里的高空进入火星大气,时速高达21000公里(每秒5.9公里),要在短短七分钟的时间内,让探测器的速度降至零,从而实现安全着陆。这也是所有火星探测任务中技术难度最大、失败概率最高的关键时刻,被专家们称为“黑色七分钟”。在近地对接时探测器通常可以实现实时监控操作,但是到火星那么遥远的地方,光传播过去至少需要8分钟,这意味着探测器从火星发回的信息都是8分钟之前的,指令发出后再需要至少8分钟传输给探测器接收,往来就需要至少16分钟,已远远超出探测器着陆所需的“黑色七分钟”。这么长的时间,探测器可能已经失去控制,撞毁到火星表面上了。因此探测器必须具有自主导航、控制和障碍规避的能力,飞行器才不会撞到火星表面。

  着陆必须一次成功

  “为了使探测器安全着陆,探测器在接触火星表面时需要将速度接近为零。但在深空中探测器飞行速度很快,如果着落不当就会和星球表面撞上。火星表面环境到底是什么样,没有人去过。火星探测器出发前,科学家通过研究天文观测和之前火星观测传回的照片,分析确定了大致的一片降落区域。但由于火星表面的复杂性和不确定性,探测器安全降落需要通过自主导航与智能控制才能够完成。”于镭教授告诉记者,目前,研究所研究的课题主要包括对星球表面环境特征的提取、跟踪和导航算法的设计,而火星表面气候变化多端,星表形态多种多样等,对探测器如何精确着陆是极大的考验。一次探测需要耗费很多的人力财力,着陆过程的一个小石子也不容忽视,都可能影响到整个任务的成败。这不同于路面设备的测试,深空探测事先无法进行实地测试,只能尽可能地模拟着陆过程,而且必须一次成功。

  “通俗地讲我们研究的是探测器的软件。”于镭教授介绍说,探测器上面有处理器,里面运行着多种程序。当着陆器的防热罩抛掉后,处理器开始运行着陆程序,在下降着陆段探测器利用光学相机对火星表面进行拍照以获取火星表面的瞬时图像,并通过程序运算识别火星地面特征。探测器根据这些特征作为导航陆标,对自己的位置、速度、姿态进行估计,从而避开大的石头、陨石坑,选择平坦的地面降落。随着探测器高度下降,光学相机拍到的影像清晰度增加,探测器进而能够识别更小的石块,从而进行标记和规避,最终寻找到最完美的降落地。就像驾驶员开车需要看交通指示牌一样,才能够知道自己在哪,否则就可能迷路,到不了目的地。这些看起来比较简单的工作,让探测器自己完成实际上非常复杂,必须让探测器有足够的智能性,成为一个具有自主识别、自主导航、自主控制能力的智能机器人,才能保证探测器的精确着陆。


中国火星探测器二○二○年发射,预计二○二一年到达 将着陆巡视

        科技日报北京3月4日电 (记者高博 付毅飞)4日,全国人大代表、探月工程三期总设计师胡浩告诉科技日报记者,目前我国无人火星探测项目已立项。“中国计划2020年发射火星探测器,争取2021年到达火星。”卫星专家叶培建委员透露。

       叶培建说,火星每28个月接近地球一次,2018年的发射窗口赶不上,但2020年是合适的。

       在中国之前,美、苏、欧、印都有成功的火星项目。“尽管中国时间上落后,但水平很高。”叶培建说,不同于绕火星赤道飞行、只看火星“腰带”的印度探测器,中国飞行器将观测火星全球,“进入器”将落到火星,释放出“巡视器”勘探火星。

      叶培建说,最大的困难是降落,中国火星探测器可能会用到降落伞和反推力发动机。火星距离遥远,通信困难,太阳有时会阻止无线电,巡视器就得自主控制。火星有大沙尘暴,要保证巡视器能看见和不被污染。

      叶培建说,相比玉兔号月球车,火星巡视器的功能结构差不多,但在具体指标和大小上有区别。

       胡浩说,通过探月工程的实施,中国已具备探测火星所需的深空测控通信能力。今年中国将完成阿根廷测控站的建设。“探月三期工程后,我国将拥有完备的深空探测测控网。”在运载系统方面,我国新一代运载火箭长征五号将为探月三期工程提供动力。胡浩表示,如果长征五号首飞成功,将使我国火箭运载能力和欧洲、日本等国家相当,为以后的火星探测等深空探测任务奠定基础。


叶培建委员:中国探测器有望2021年到达火星

2016年03月04日 16:40:01 来源:新华社

  新华社北京3月4日电(记者刘阳、余晓洁、刘斐)“中国有可能在2020年发射火星探测器。经过几个月的飞行,100年的时候,中国火星探测器有望到达火星。如果成功了,是航天人给‘第一个百年’的礼物。”全国政协委员、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士4日在接受新华社记者采访时表示。

  叶培建表示,距离发射仅剩五年,时间很紧。“但是我们很有信心,我们的团队是2013年实现中国探月工程完美落月的嫦娥三号团队,目前任务在紧张进行中。”

  “尽管我们不是第一个实现火星探测的亚洲国家,但我们的起点和水平很高。与印度的‘曼加里安’号探测器只是绕火星赤道轨道飞行、只能看到火星‘腰带’不同,中国第一个火星探测器将绕火星飞行,并对火星进行全球探测。此后,进入器载着巡视器着陆火星,巡视器在火星‘走起来’。”叶培建说。

  据叶培建介绍,我国通过探月工程的实施,积累了深空探测的能力和人才队伍,目前已基本具备火星探测能力。

  “地球到月球约40万公里,到火星最远约4亿公里。目前,我们已经突破了4亿公里通信问题。目前,最大的难点是着陆火星。火星轨道是第二宇宙速度,再加上火星上有沙尘暴等不利条件,落火星比落月球难度大得多。到时候,‘超级’降落伞、反推力发动机都可能用上。”叶培建说。

  在叶培建看来,人类只走出了探索浩瀚星空的第一步。对火星和小行星的探测,对探索宇宙奥秘,认识宇宙大爆炸,寻找地外人类宜居环境等有非常重要的意义。


中国计划2021年登陆火星

来源:中国科技网 作者:高博 2016年03月04日

[导读] 中国准备在2020年发射火星探测器,次年登陆火星。这是3月4日全国政协会间 ,卫星专家叶培建委员向科技日报等媒体透露的。

        科技日报-中国科技网讯(记者 高博)中国准备在2020年发射火星探测器,次年登陆火星。这是3月4日全国政协会间 ,卫星专家叶培建委员向科技日报等媒体透露的。

       中国将在第一次火星任务就实现进入火星大气,释放探测器和巡视火星。这与美国、苏联、欧洲、印度都不同。

        叶培建说,由于火星每过二十八个月才接近地球,发射窗口有限,2018年窗口来不及赶上,但2020年可以。

       中国火星进入器、探测器的大小和结构,与先前登月的嫦娥和月兔相似,又有不同。目前,包括通讯、着陆以及应付火星极端环境的各项技术准备都在进行。

      从地球飞向火星需要几个月,叶培建说,他们希望在建立一百周年时成功。



我国火星探测器模型亮相

     11月2日,在中国航天科技集团公司的展台上,整体为金黄色的火星探测器模型被摆放在中心位置,工程人员正忙着进行最后的安装。我国的火星探测器模型将在第17届中国国际工业博览会上首次公开亮相。 新华社记者 张建松 摄

    新华网上海11月2日(记者 张建松)我国自主发射的火星探测器将在第17届中国国际工业博览会上首次公开亮相。2日,在主办方组织的记者探营活动中,记者率先目睹了这位将造访火星的“中国客人”风采。

    第17届中国国际工业博览会将于11月3日至7日在上海举行。在中国航天科技集团公司的展台上,整体为金黄色的火星探测器被摆放在中心位置,尤为引人注目,工程人员正忙着进行最后的安装。

    据在博览会现场的上海航天技术研究院卫星专家牛升达介绍,我国自主火星探测的任务将通过一次发射,完成火星全球综合遥感和着陆巡视勘察两项探测任务。因此,火星探测器也分为“环绕器”与“着陆器”两个部分。此次展示的火星探测器与实物相比的比例为1:3,上面的圆锥状部分为“着陆器”,下面的六面体为“环绕器”,此外还有一个十分醒目的白色高增益天线,用于地球与火星之间的远距离通信。

    据悉,中国航天科技集团公司经过多年的攻关与积累,目前已经完成了多项关键技术的突破,正按照2020年发射计划进行紧锣密鼓的研制,进展顺利。

    据牛升达介绍,探测火星,需要突破深空超远距离测控通信、火星制动捕获、在轨长期自主管理、稀薄大气减速与安全着陆等一系列核心关键技术。火星探测器的最远通信距离约4亿公里,是地月距离的900多倍,按光速38万公里/秒的速度计算,与地面测控站的往返“对话”一次需要40多分钟,而且传递的“声音”将会非常的微弱。因此,要实现如此远距离的有效通信,需要克服巨大的信号衰减、传输时延和外界干扰等因素,对于中国航天专家是一项全新的挑战。

    除了深空测控技术,深空自主控制技术也是一大难点。目前,我国已发射的卫星都是由地面来控制的,地面控制中心可以根据运行状态对卫星进行及时有效的调整。而火星探测器因为距离太远,信号往返于地球和火星之间的时延太长,在大多数情况下,探测器主要得靠自主控制,独立完成帆板展开、对日定向、制动捕获、器器分离和故障诊断等功能。

    记者看到,此次首次公开亮相的火星探测器,为了让公众更好地了解内部结构,还专门开设了一扇玻璃展示窗。


         10月19日,中国空间技术研究院总体部石洪焱一行访问中科院固体所。固体所韩福生研究员对探月工程嫦娥三号研制工作进行了回顾,对目前正在进行的火星研制任务和“航天特殊材料研究与应用”联合实验室筹备工作做了汇报。


       10月12日,在以色列耶路撒冷开幕的第66届国际宇航大会(IAC)上。许达哲表示,中国将在2020年发射首颗火星探测器,进行火星软着陆和表面巡视探测。


           近日,航天科技五院508所顺利完成了首批火星降落伞试验产品的高塔投放试验,试验共投放15次,初步考察了5种伞型的阻力性能和稳定性,获取了全部的有效气动数据,揭开了伞系减速分系统模样阶段降落伞产品研制试验的序幕,并为后续的大型试验奠定了良好的基础。

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