火星探测器减速着陆技术分析

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1、航天返回与遥感第31卷第3期6SPACECRAFrRECOvERY&REMOTEsENS矾G2010年6月火星探测器减速着陆技术分析贾贺荣伟(北京空间机电研究所，北京100076)摘要火星的大气环境和地球差异较大，存在着许多未知的因素，火星探测的减速着陆同样充满了风险和挑战。文章通过对美国火星探测减速着陆的重点技术进行分析，并归纳总结了火星探测器减速着陆技术的发展趋势。关键词火星探测器减速着陆缓冲技术中图分类号：v529．1文献标识码：A文章编号：1009—8518(2010)03—0006—09JiaHeRongWei(BeijingInstitute0fSpacebleeha

2、nics&Electricity，Beijing100076，China)AbstractTherearegreatdifferencesbetweentheatmosphereenvironnmntofMatsandEarth，thedecelerationlandingofMarswillbefullofrisksandchallengesfortheunknownfactorsofMarsatmosphereenvironment．Throughan-alyzingthekeyMarsexplorationdecelerationlandingtechniquesofUSA

3、，thetrendsofMarsexplorerdecelerationhndingtechnologydevelopmentaresumiIlal"iged．KeywordsMarsexplorerDecelerationhndillgCushiontechnology1引言随着航天技术的不断进步和发展，深空探测作为一个国家综合国力和科学技术发展水平的重要特征与标志，引起了世界各国的极大关注。火星是太阳系九大行星中最为引人注目的一颗，它是地球外侧的第一近邻。在九大行星中，按与太阳的距离排列，火星是太阳的第4颗行星，属于外行星；由于火星紧靠地球，其自然环境与其他行星相比更接近地球

4、，属于类地行星。因此，火星探测作为深空探测的一部分，成为现在和未来一段时间内人类进行宇宙探索的热点之一。目前，世界航天大国均在制定各自的火星探测计划，以实现火星表面的着陆和取样返回，甚至载人飞行。我国作为航天大国之一，虽然已经在空间探测领域取得了举世瞩目的成就，但是在火星探测方面却刚刚起步。因此，我国要及时地借助目前的国际环境条件，充分利用已有的技术基础和条件，加速开展火星探测的研究，实现我国在空间探测领域的新突破。火星探测器减速着陆系统可以借鉴许多地球上成熟的回收与着陆技术，但是由于火星环境与地球有很大不同，要实现火星探测的软着陆，完全掌握火星探测器减速着陆技术仍具有很大的难度

5、和挑战性【lJ。收稿日期：2010—03—29基金项目：国家重大科技专项工程第3期贾贺等：火星探测器减速着陆技术分析2火星的环境特征7火星处于地球轨道外侧，与太阳的平均距离为2．28x10Skm(1．524AU)。火星轨道形状近似圆形，轨道偏心率为0．0935；平均轨道速度为24．1km／s；绕太阳的公转周期为687天，自转周期为24h37min23s；平均半径为3389．5km，是地球的0．53；质量为6．57x1023kg，是地球的0．11；平均密度为3．949／cm3；表面重力加速度为3．8m／s2，相当于地球的0．38；表面物体的逃逸速度为5．0m／s，漫反射系数为O．2

6、50，太阳辐射强度589．2W／m2，为地球的0．431。火星有2个天然卫星火卫1(福波斯)和火卫2(德莫斯)。火星大气层很稀薄，一般分为上、中、下3层，200kin以上为上层大气，45—200km为中层大气，45h以下为下层大气。平均大气密度仅相当于地球的1％。火星表面的大气压为700～1000Pa，相当于地球上空30～40b高度处的大气压，其主要成分包括c02(95．32％)、N2(2．7％)、缸(1．6％)、02(o．13％)、co(o．08％)，以及少量的H20(2．1×10-2％)、NO(1．0×10‘2％)、Ne(2．5x10“％)、H202(0．85×10-4％)、

7、&(0．3×10-4％)、xe(0．08×10“％)。平均分子摩尔质量为43．349／mol。火星的表面温度会随地理位置、时问和表面性质发生变化。根据记录，火星上的平均温度为一63。C，最高20。C，最低一140。C。火星上风的推动力跟地球上的风一样，都来自太阳。有数据显示，虽然火星表面空气稀薄，但由于温度分布不均匀，火星上大气的运动非常剧烈，平均风速达4．3m／s，且风向变幻不定，并常常伴有尘暴。火星表面地形起伏较大，呈北低南高的不对称结构，北半球是占总面积30％的低洼平原，南