气球型深空探测器技术研究进展

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1、第23卷第6期航天器工程voI．23No．62014年12月SPACECRAFTENGINEERING105气球型深空探测器技术研究进展吴耀姚伟王超吕晓辰马蓉(钱学森空间技术实验室，北京100094)摘要气球型深空探测器能够大大提高深空探测的机动能力，它不仅可以获取区域范围内的高分辨率观测数据，而且还可实现不同高度大气的原位测量。文章针对气球型深空探测器按技术特征进行了分类，并简述了各类气球探测器的原理和特点，重点总结了各类气球探测器在金星、火星和土卫六上应用的研究现状。针对我国未来的气球型深空探测器技术发展，提出首

2、先以火星热气球为发展方向，与地球临近空间浮空器技术的发展彼此借鉴，促进关键技术领域的技术突破等建议，可为我国未来深空探测提供参考。关键词深空探测；气球；金星；火星；土卫六中图分类号：V476．4；V273文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673～8748．2014．06．018ProgressofBalloonTechnologiesforDeepSpaceExplorerWUYaoYAOWeiWANGChaoLYUXiaochenMARong(QJanXuesenLaboratoryofSpac

3、eTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Thedeepspaceballoonwillgreatlyimprovethemobilityofexploration．Itcannotonlyprovidehighresolutionobservationdataonaregionalscale，butalsorealizethein—situmeasure—mentsoftheatmosphereatdifferentaltitudes．Balloonsareclassifie

4、daccordingthetechnicalcharacteristics．Theprinciplesandcharacteristicsofeachcategoryareintroducedbriefly．Investi—gationsonstatusoftheapplicationsofballoonintheexplorationofVenus，MarsandTitanaresummarizedindetail．ThesuggestionsondevelopingChinesedeepspaceballoonh

5、avebeenputforwardasfollows．ThefirststepshouldfocusonthedevelopmentofMartianhot—airballon，thedeepspaceballoonandnearspaceaerobatdevelopmentswouldbenefitfromeachother，andthedevelopmentofkeytechnologiesshouldbestimulated．ThesuggestionscanbeusedasareferenceforChine

6、sedeepexplorationinfuture．Keywords：deepspaceexploration；balloon；Venus；Mars；Titan1引言随着太阳系探测的深人，目前人类已经成功地对金星、火星、土星及土卫六等地外星体开展了探测活动，获取了大量宝贵的科学信息Ⅲ。对行星复杂物理机制的研究任务，要求开展多种时间和空间尺度的科学探测活动，探测器的机动性已成为深空探测的基本要素[2]。国际上目前采用的深空探测器主要包括飞越探测器和轨道探测器等天基探测器，着陆器和巡视器等陆基探测器。天基探测器具有对目标

7、星体的全球级的覆盖能力，但由于距星体表面距收稿日期：2014—08—19；修回日期：2014—10—23基金项目：国家自然科学基金(51276191)作者简介：吴耀，男，博士研究生，研究方向为浮空探测器热力耦合机理及动力学特性。Email：castwuyao@126．com。航天器工程离遥远，难以获取高分辨率的探测数据，且不能获取原位数据。陆基探测器可以实现就位探测且分辨率高，但探测范围小。其中，着陆器不具备移动探测能力；巡视器移动速度慢，且运行范围受地形地貌条件限制。这些探测器都难以满足未来深空探测的高度机动性的要

8、求。气球型深空探测器(以下简称气球探测器)在星体大气层内飞行，可以满足行星科学和生物探测的机动性要求，大大提高深空探测的机动能力。它不仅可获取区域范围内的高精度的图像和遥感观测数据，而且可实现不同高度大气的原位探测，进行大气的直接取样，在一定的高度范围内探寻生物气体的浓聚物，例如CH。，NH。，H：S等¨。5]。气球探测器具有探i昊}范围大、飞