深空探测

信科1班王俊豪201330120123返回舱展示火星采样返回（第一次）载人技术演示载人月球任务第一次载人任务的货运基础火星采样返回（第二次）第一次载人火星任务机器人登陆火星任务技术先驱任务火星生物学•深空探测成为热点–美国将重新登月，并计划前往火星–中国“嫦娥”一号–俄罗斯、欧洲、日本、印度等也有各自的计划•深空探测的含义–对太阳系内除地球以外的行星及其卫星、小行星、彗星等的探测，以及太阳系以外的银河系乃至整个宇宙的探测•深空探测的目标–利用空间资源–扩展生存空间–探索太阳系和宇宙的起源和演化–为人类的可持续发展服务•深空探测的意义–地球如何起源与演变–行星和太阳系究竟是如何形成和演化–人类是不是宇宙中唯一的生命–地球的未来将如何–从现实和长远来看，对深空的探测和开发具有十分重要的科学和经济意义。深空探测将是21世纪人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。•深空探测的主要方式–飞越探测–环绕探测–硬着陆探测–软着陆探测–载人探测•深空探测活动的构成–深空探测器系统：有效载荷、结构、电源、热控、测控、数管、推进、GNC–运载火箭系统–发射场系统：测试、发射–测控通信系统：跟踪、测量、控制–地面应用系统•深空探测器与人造卫星技术区别–能源、通信、导航与控制深空探测的历程•月球探测–1959年1月2日，前苏联发射了月球1号探测器。月球1号从距离月球表面5000多千米处飞过，并在飞行过程中测量了月球磁场、宇宙射线等数据，这是人类首颗抵达月球附近的探测器。–1969年7月16日至24日，人类完成了首次登月任务。3名美国航天员乘坐的阿波罗11号飞船于7月20日在月面静海区着陆，人类的足迹第一次印在了月球上。深空探测的历程•月球探测–1990年1月24日，日本发射了飞天号探测器，该探测器的主要任务是验证借助月球引力的飞行技术和进入绕月轨道的精确控制技术，飞行中飞天号还释放了绕月飞行的微型羽衣号探测器。–1994年1月21日，美国发射了克莱门汀号探测器。该探测器在对月球南极进行探测时，首次发现月球南极可能存在水的直接证据。–1998年1月7日，美国发射了月球勘探者环月探测器，它的主要任务是寻找月球上的水。月球勘探者号完成绕月探测使命后，高速撞向月球上可能存在水冰的区域，以便通过巨大撞击能量产生水汽云，以进一步证明水的存在，但最终地面和太空中的望远镜都没有观测到期待的水汽云。–2003年9月，欧洲成功发射了它的第一颗月球探测器--智慧1号，标志着欧洲探月活动正式开始。智慧1号2005年3月进入预定的环月轨道，2006年9月3日撞击月球优湖地区，在此期间取得了丰富的科学成果。该探测器采用了太阳能电火箭等多项新技术–2007年9月日本发射“月亮女神”(SELENE)。“月亮女神”共携带荧光X射线分光计、月球雷达测深器等14台观测仪器，这些仪器可探测月球表面元素和岩石的分布、月球重力场分布以及到达月球表面的宇宙射线等，帮助专家揭示月球的诞生和演化之谜。–2007年10月，中国发射“嫦娥一号”。–2008年4月，印度发射“月球初航1号”(Chandrayaan-1)。“月球初航1号”重590公斤，并携带“冲击者”登月舱。除此之外，“月球初航1号”将携带NASA的两个科学装置：一个是微型合成孔径雷达，负责探测月球极地的冰质沉积；另一个是月球矿物测绘仪，负责评估月球上的矿物资源。深空探测的历程•月球探测–全世界进行过月球探测的国家和地区有美国、前苏联/俄罗斯、欧洲和日本。已经开展月球探测活动123次，其中美国56次、包括10次载人月球探测，成功37次，失败19次，成功率66%。俄罗斯64次，成功21次，失败43次。欧洲1次，日本2次，中国和印度各一次。•月球探测的趋势与前景：–未来的月球探测将主要侧重于：①月球能源资源的全球分布与利用；②月球矿产资源的全球分布和利用；③月球特殊空间环境资源（超高真空、无大气活动、无磁场、地质构造稳定、弱重力、超洁净）的开发利用，建立月基天文台，建立特殊生物制品和特种新型材料生产基地，建立基础科学实验室等；④建立月球长期居留基地并利用月球进行深空探测的方案与逐步实施。–月球将为人类社会提供长期、稳定、廉价和洁净的核聚变燃料–月球的金属矿产资源将是地球资源的重要储备和支撑–月球表面特殊空间环境的利用深空探测的历程中国的探月工程“嫦娥工程”分为“绕、落、回”三个阶段。第一阶段绕月探测（2004年—2007年），研制发射一枚月球探测卫星—“嫦娥一号”，实现环绕月球飞行探测。第二阶段，月面软着落探察和月面巡视勘察（2007～2010年）。研制发射月球探测器，它包括月球软着陆器、月面巡视车和自动机器人。第三阶段，月面自动取样返回（2010～2020年或稍后）。研制发射月球车，到月面巡视勘察和取样返回。嫦娥探月工程概述嫦娥探月工程整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段第一步：2007年10月24日发射探月卫星“嫦娥一号”，对月球表面环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。CE-1概述嫦娥探月工程整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段[第二步]目标是研制和发射航天器，以软着陆的方式降落在月球上进行探测。使用降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分，测定着陆点的热流和周围环境。CE-1概述嫦娥探月工程整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段[第三步]2011至2020年，目标是月面巡视勘察与采样返回，为下一步载人登月探测、建立月球前哨站的选址提供数据资料。深空探测的历程•中国的探月工程–“嫦娥工程”是我国深空探测计划的至关重要的第一步。其四大科学目标是：•1、获取月球表面三维影像；•2、分析月球表面14种元素含量和物质类型的分布；•3、探测月壤特性；•4、探测地月空间环境。嫦娥探月工程调相轨道地月转移轨道月球捕获轨道环月工作轨道嫦娥一号卫星的工作轨道CE-1概述关键技术（1）卫星的姿态控制。因为“嫦娥一号”在正常探测时，卫星大部分探测仪器需要对准月面，卫星太阳帆板要对准太阳，卫星数传天线要对准地球，这种技术在以前的绕地卫星飞行器当中还没有使用过。（2）远距离的通讯。由于地月之间距离接近四十万公里，要完成这么远距离通讯，涉及到卫星上的天线要对准地球，卫星上的放大器要有足够的功率，地面接收站要有足够大直径的天线。这些技术都是中国航天所首次遇到，有一定难度。（3）探测仪器。卫星所载探测仪器都是根据这次科学目标新研制而成，它在后续的工作中是否能够正常工作要面临考验。（4）工作一年。“嫦娥一号”卫星设计的探测任务是工作一年，这一年工作当中对于卫星及星载各种仪器设备的可靠性也是一个考验。•对金星的探索–对金星的逐步认识•望远镜观测－“沼泽地”•光谱学观测•射电望远镜观测–1961年2月，前苏联发射了“人造卫星”7号和“金星”1号探测器，失败–1962年8月，“人造卫星”19号，失败–1967年6月，“金星”4号，成功着陆金星表面–1970年8月，“金星”7号，软着陆成功，测得温度447度和气压为90个大气压“金星”7号深空探测的历程深空探测的历程•对金星的探索–1962年7月，美国“水手”1号发射，失败–1962年8月，“水手”2号发射，距金星34800千米处飞过–1989年5月发射麦哲伦号，给金星表面98％的地方制作了地图，分辨率为300米，还给这颗行星做了95％的重力场图。“水手”2号深空探测的历程•对火星的探索–美国的火星探测•1964年，“水手”3号，失败。•“水手”4号，水手3号的姐妹探测器，于1965年到达火星，在路过的途中拍摄了火星表面22张近距照。探测器发现了那里是个环形山世界，大气层比预计的稀薄得多。科学家由此总结出火星无论是从地质学还是生物学角度看，都是一颗“死”星。“水手”4号深空探测的历程•对火星的探索–美国的火星探测•1996年，火星全球勘探者号和火星探路者号，发现火星两极存在冰，以漫游车方式探测，对取得巨大成功。•1998年，火星气候轨道器和火星极地着陆器，失败•2001年，火星奥德赛，南极图像表面火星上有大量的冰•2003年，火星漫游者，将勇气号和机遇号两辆火星车送往火星，对火星这颗行星进行实地考察。•2005年，火星勘测轨道飞行器，以前所未有的照相机分辨率对火星这颗红色行星进行详细考察，并且为往后的火星地表任务寻找适合的登陆地点•2007年，凤凰号火星探测器，对火星的极地环境进行探测，寻找火星北极土壤中可能存在的生命特征