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。
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