火星探测进入、下降、着陆过程通信方案

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1、V01．24No．4航天器工程第24卷第4期94SPACECRAFTENGINEERING2015年8月火星探测进入、下降、着陆过程通信方案刘适黄晓峰乔旭君(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要基于火星探测任务进入、下降、着陆过程(Entry，DescentandLanding，EDL)的特点，从信号微弱、高多普勒动态和黑障通信等3方面提出了该过程中通信的主要技术难点；简述了国外成功完成火星表面软着陆探测任务——海盗号、“火星探路者”、“火星探测巡视器”、凤凰号、“火星科学实验室”EDL过程采用的通

2、信方案，并在其基础上进行了归纳总结；详细介绍了EDL过程所采用的直接对地通信、中继通信方案组成、通信能力和关键单机等；论述了中继通信、信号调制、信道编码以及黑障分析、防护与减轻等通信关键技术及其工程现状。最后给出了对我国火星探测EDL过程通信技术方案设计的一些建议。关键词火星探测；软着陆；进入、下降、着陆；通信中图分类号：v443．1文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．04．016TelecommunicationSystemSchemeforMarsProbeDu

3、ringEDLLIUShiHUANGXiaofengQIAOXujun(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：BasedonthecharacteristicsoftelecommunicationforMarsEDLmission，thepaperproposestechnicalchallengeswhichincludeweaksignalstrength，highlydynamicDopple

4、rshift，andblackout．Thedirect—to—earthandrelaytelecommunicationschemesuccessfullyusedintheMarssoft—landingexploration，suchasViking，MarsPathfinder，MarsExplorationRover，Phoe—nixandMarsScienceLaboratoryarereviewedintermsofsubsystemcomposition，communicationabilit

5、yandkeyequipment．Keytechniquesareintroduced，suchasrelaycommunication，modula—tion，codingandblackout．Finally，someenlightenmentforEDLtelecommunicationsystemschemeareproposed．Keywords：Marsexploration；softlanding；EDL；telecommunication引言火星进入、下降、着陆(EDL)过程是火星软着陆探测任务

6、中最为重要的环节之一，而EDL过程中的通信是地面了解探测器工作状态和健康情况的主要渠道，也是火星软着陆任务通信系统设计应关注的重点之一，愈发得到国际航天机构的重视。以1999年的NASA“火星极地着陆器”(MarsPolarLander，MPL)任务为例，其在EDL过程中不具备通信能力，导致任务在EDL过程失败后，基本上没有数据用于诊断任务失败的原因。同样的情况还出现在欧洲航天局(ESA)2003年的火星着陆器猎兔犬2号(Beagle-2)任务中。在“火星极地着陆器”任务失败后，NASA要求其火星着陆任务均要具

7、备EDL过程通信能力[1]。收稿日期：2015—06—23；修回日期：2015—07—07作者简介：刘适，男，硕士，工程师，从事深空探测器总体设计工作。Email：liushil9841984@sohu．eom。第4期刘适等：火星探测进入、下降、着陆过程通信方案本文旨在针对EDL过程通信难点，在总结国外成功火星软着陆任务EDL通信方案的基础上，对EDL过程通信关键技术发展现状进行介绍，为我国未来火星表面探测任务提供参考。针对上述通信难点，国外航天机构开展了一系列理论研究与工程实践工作，并积累了丰富的成功经验。后

8、文将对国外成功火星表面软着陆探测任务EDL过程通信方案进行归纳与总结。2EDL过程通信技术难点3EDL过程典型通信方案EDL过程作为整个软着陆任务的重要环节，其关键事件、关键遥测必须保证实时下传。但EDL过程信道较为恶劣，存在地面接收信号微弱、多普勒动态高和黑障现象等一系列问题，将直接影响信号的正常接收与解调。1)信号微弱问题火星软着陆探测器对地直接通信面临着巨大的空间损耗，导致地面接