月面巡视探测器外场试验方法

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1、航天器环境工程第29卷第6期602SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2012年12月月面巡视探测器外场试验方法贾阳，王琼，王芳，顾征，申振荣(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要：首先对以Apollo月球车、MER火星车为代表的国外巡视探测器的研制试验进行调研，对它们的外场试验目的、试验工况的设置、外场选址的技术考虑进行了分析总结，认为外场试验对巡视探测器工作过程、遥操作过程的综合验证具有重要的意义，在实现对巡视探测器移动、导航能力考核的同时，还可以验证地面系统，训练操作人员；然后结合月面巡

2、视探测器的任务特点，对其外场试验的目的和内容、外场选址要求、试验工况等进行研究；最后介绍了外场试验方法及任务规划试验、过夜停靠点试验、短距离移动探测试验、任务过程综合演练等4类试验的结果。关键词：月面巡视探测器；外场试验；场地形貌中图分类号：V476．3文献标识码：DOI：10．3969巧．issn．1673—1379．2012．06．0020引言月面巡视探测器是一种能够在月球表面移动，完成探测、采样、运输等任务的航天器。国外从20世纪60年代开始研制巡视探测器，其中美国和苏联在月球及行星巡视探测器的研究方面处于世界领先地位。在20

3、世纪70年代，苏联在探月过程中成功地使用了“月球车1号”和“月球车2号”巡视探测器。在火星表面探测中，成功应用的巡视探测器包括美国的“索杰纳”号、“机遇”号和“勇气’’号【¨。在巡视探测器的研制过程中，需要进行大量的地面试验，其中包括巡视探测器系统的验证试验。针对巡视探测器系统的外场试验一般在野外自然条件下，寻找类似目标天体地形地貌的试验场区进行，综合验证巡视探测器的性能、地面操作控制程序，同时对操作人员进行训练。1巡视探测器外场试验简况1．1国外情况简述在“Apollo”工程实施中，NASA建立了室外的月球地貌试验场，用于训练航天

4、员并对月球车进行测试。试验场为散布石块的沙地。为验证巡视探测器的导航、移动、避障、遥操A文章编号：1673—1379(2012)06—0602—06作等多方面的性能，美国和俄罗斯于1993年联合研制了“Marsokhod”火星巡视探测器地面样机，开展了多项地面试验，主要包括：1993年在俄罗斯堪察加半岛开展了遥操作控制性能的测试试验，1994年在美国莫哈维沙漠试验验证了大延时情况下的团队配合能力，1995年在美国Kilauea火山场地试验验证了导航控制能力，1996年在美国亚利桑那州Painted沙漠集中验证了敏感器、控制模式选择、

5、自主控制能力、取样能力和遥操作下的科学探测能力，1999年在美国莫哈维沙漠试验验证了科学探测策略制定方法。智利北部的阿塔卡马沙漠是世界上最干旱的沙漠之一，其多石的地貌结合疏松的沙土构成了酷似月球、火星的地貌环境。“Nomad”是一种四轮驱动、无人驾驶的巡视探测器，1997年在阿塔卡马沙漠进行了为期45d的地面试验，共行驶220km，创造了自动巡视探测器的穿越距离纪录。试验内容包括天线指向设置、地形地貌观测和路径规划等。作为2003年发射的“MER”火星探测巡视任务的原型机，“FIDO”于1999--2002年期间进行了多次地面试验，

6、验证将用于“MER”的导航、移动、遥操作等多项技术。毗邻Soda山脉的银湖盆地被选作试验场地，它在更新纪冰川时期曾是一收稿日期：2012—09．28；修回日期：2012—10—19作者简介：贾阳(1970一)，男，博士学位，研究员，从事航天器总体设计工作。E—mail：jiayangdoc@sohu．com。第6期贾阳等：月面巡视探测器外场试验方法个湖泊，现今成了一个干涸的湖床，其表面由大大小小的黏土矿碎粒组成，与美国火星巡视任务的预选着陆点类似。试验共持续了12d，执行了多路径点的穿越、探测目标选择、样品采集并送回起始点等多项任务

7、【2J，以测试FIDO的各个设备。位于华盛顿大学的FIDO科学服务中心负责实时地将各设备在试验中获取的数据传送给试验队。而核心操作团队(CoreOperationsTeam，COT)工作在试验现场，包括数位规划工程师和科学家。整个试验的路径和任务规划是基于卫星图像、模拟降落相机图像以及导航和全景相机图像进行的。科学目标的选择主要依据全景相机和红外点分光计的数据，对每一个科学目标(如岩石)，先由显微成像仪、穆斯堡尔分光计进行成像分析，然后由岩芯取样器钻取岩芯后返回。2004年，美国制定了“新太空计划”，预计于2015年重返月球建立基地

8、。为配合该计划的实施，NASA研制了一系列的月面工作设备，并开展了大量地面验证试验。DesertRATS(DesertResearchAndTechnologyStudies，沙漠调查和技术研究)是NASA开展的一系列试验，用于验证未