火星探测任务环境设计手册

前言
中国首次火星探测任务一步实现火星环绕、着陆、巡视探测,起点高、跨度大,极具挑战性。
火星探测任务面临复杂的火星环境。此前,国际上仅有美国成功着陆火星,人类对火星环境的认知还很不足。我国没有可支持工程设计的第一手环境数据,通过调研得到的资料非常有限,对火星环境不确知,甚至还存在我们不知道“哪些不知道”的情况。因此,厘清并确定与工程设计相关的环境数据,即解决工程中的科学问题,成为工程研制的首要任务,也是确保工程成功的基础。
面对挑战,工程总师牵头组织,以工程技术专题形式,广泛开展资料搜集,对不确定的环境参数开展深入研讨、仿真验证、地面试验等工作。中国首次火星探测任务圆满成功,证明了任务环境识别及其影响分析的正确性。近期,我们又结合任务取得的最新探测成果,对之前的研究内容进行了补充和完善,形成了本书。
全书共分13 章。第1章火星概述,简要描述了火星物理特性、运动特征,及其卫星和临近小天体的基本参数。第2章发射机会与轨道,介绍了火星探测发射窗口的选择方法,以及典型火星探测器轨道类型。第3章时间与坐标系统,介绍了火星探测任务中的时间、坐标系统的定义及其转换关系。第4章电磁环境,描述了地火转移段、行星际空间、火星表面等的电离辐射和磁场环境。第5章大气环境,描述了火星大气的特性和成分、结构、密度模型、环流、典型现象及电场的特征。第6章热环境,介绍了行星际空间、火星表面的热辐射环境。第7章力学环境,内容包括微流星体、火星土壤、火星重力场等力学环境的介绍。第8章表面形貌,描述了反照率计算方法,火星表面颜色及形成原因,火星全球地形及典型地貌特征。第9章火星成分,内容包含火星矿物、火星表面组成和地球化学特征、火壳地球化学模型、火幔和火核地球化学特征和模型、火星表面水及其分布、火星成分研究的问题。第10 章内部结构,介绍了火星地质结构、火星地质活动。第11 章火星探测器设计约束条件,描述了火星几何特征和运动、电离辐射环境、热环境、力学环境、大气环境、尘暴环境、地形地貌、巡航段长期真空低温环境对探测器设计的影响。第

12 章祝融号着陆区的地质特征,介绍了中国首次火星探测任务的最新探测成果,包括地形地貌、物质成分、浅层结构等方面的内容。第13 章天问一号火星全球彩色影像图,介绍了目前火星全球彩色影像图研究现状、天问一号数据获取情况、数据处理关键技术与解决方法,以及利用天问一号数据处理获得的结果。
在本书编写过程中,得到杜爱民、尚海滨、李磊、任志鹏、鄢建国等专家的指导和帮助,在此表示诚挚的谢意。由于本书内容涉及的知识较广,作者水平有限,书中难免会有一些疏漏和不足之处,恳请读者和专家批评指正。

本书简要介绍了对火星的基本认识、影响火星发射窗口的因素与轨道、时间与坐标系统设计及转换，描述了全任务剖面电磁环境、大气环境、热环境、力学环境及其影响，论述了表面形貌、火星成分、内部结构等火星特征，提出了火星探测器设计约束条件，总结了中国首次火星探测任务的最新探测成果和目前火星全球彩色影像图研究现状、天问一号数据获取情况、数据处理关键技术与解决方法,以及利用天问一号数据处理获得的结果。

中国首次火星探测工程总设计师。曾任中国空间技术研究院503所所长，国防科工委月球探测工程中心总工程师、副主任，探月工程副总设计师，国家高分辨率对地观测重大专项总设计师。曾获国家科技进步奖特等奖，探月工程突出贡献奖。

本书简要介绍了对火星的基本认识、影响火星发射窗口的因素与轨道、时间与坐标系统设计及转换，描述了全任务剖面电磁环境、大气环境、热环境、力学环境及其影响，论述了表面形貌、火星成分、内部结构等火星特征，提出了火星探测器设计约束条件，总结了中国首次火星探测任务的最新探测成果和目前火星全球彩色影像图研究现状、天问一号数据获取情况、数据处理关键技术与解决方法,以及利用天问一号数据处理获得的结果。

中国首次火星探测工程总设计师。曾任中国空间技术研究院503所所长，国防科工委月球探测工程中心总工程师、副主任，探月工程副总设计师，国家高分辨率对地观测重大专项总设计师。曾获国家科技进步奖特等奖，探月工程突出贡献奖。