深空探测的几个问题

坚 实 的基础 " 这对 提升 全球华 人
于前 面所 谓如 何运 动 的问题 , 根
时期 内基本上 是在 太 阳 系 内的航 天活 动 , 它可 以认 为是 空 间探 测 器在地 球 ! 太 阳和其它 行 星 的引 力作用 下的 限制性 多体 运动 , 又 可 以根据引力 作用 范 围 , 即项 目
虑过 去探测 历史 和 目标 已知 特征
是 透 明 的 ,开 放 的" 这 是 一 种 宇{
究 的最终 产品应 该是 高效 ! 健 壮 ! 具 有 良好 可 移植性 ! 可 扩展
丁 丈 上 下 土 五 止 丫 1 了 , 直 五 它 1 " # 上 .
航科 技基 础理论研究,也是一种 于
宇 航 科 技 支 撑 技 术 研 究" } 任何航天轨道分析和设计研 牛
择 飞行 轨道 时, 首 先要 考虑的 一手
个 问 题 为 所 需 要 的 总 发 射 能 量 ,} 逸 能 量 C3定 义 为 地 ," 双 曲 剩 余}
特 别是 逃逸 地 球的 能 量 "这 个逃 子
多澡空探侧软道设计
整 个 学 科 领 域 .包 括 深 空 探 测 轨
逃 出 地 球0 } 力 影 响 球 以 夕 卜 时 的 移} 动速 度 . 是多 于最低 地球逃 逸 速 丰
到 的 目标 之 间会发 生各种 各样 的 折 衷 , 在任 务描述 中也会 出现 各 种 各样 的反 复 , 但 这正 是轨 道设
计 过程 必需 的和基 本 的部 分 " 至
句号 " 她开 创 了中华 民族 /九天
揽 月 0 壮举 的 良好 开局 , 奠定 了
丁 T 卞 甲 个 + 上 下 土 了 T 丫 上 下 了 丁 1 : . 土 I 玉 止 上 趁 孟 t 盆 . . " #
地 ," 运 动 ,继 后 的 日 砂 " 运 动 , 最} 对 于 精 确 的 轨 道 计 算 ,这 应 该 是{
动 作用的 二 体问 题, 例如 开始的 子 后在目 标处的 星心运动 "于 是, 于 一 个对 包含 所 有摄动 影响的 完 整于
都 会 由空间 经济 而实 际获益 ; 我 们 要 向人 民承诺 , 在空 间花 费 的 每 一 元 钱都 要 返 还 给 地球 民众 "
民生项 目上 , 而去关 心外 层 空 间 的事情 , 其 合理性 何 在 ? 这 就需 要我们 站在 战略 的高 度 , 向民众
/深空 0 是 指距 地球等 于或大于地
月距离 ( 3 8. 4 万公里) 的空间 " 几 百年 前 , 一位 俄 罗斯 的科 学 家 和诗人 就 向世人 呐 喊 : /要 是有 一 天 , 世间 的凡 人
性 的软件 , 这 些研 制精 良的 软件 及其文 档 , 是 具有 久远 魅 力 和价 值 的现实生 产力 "
深空探测 在今 后很 长 的历 史
o 秒准确落于 月球 东经 5 2 r .2 6 度, 南 纬 1. 0 度 的预定撞 击点 , 为 中 5
国探 月一 期 工程 画上 了一 个 圆满
的任务调整 , 以及成本估算等 " 在这里 , 所 希望达 到 的和可 能达
! 干 + 十 甲 了 ? + 十 召 ,# t l 直 盆 . 吕 " # ,# ! l 吕 . "
L 裸空 探侧疏目 的 和彝寒 性
深空探 测 又称 宇宙 航行 , 包 括空间探测器在太阳系内的行星际 空间航行 (航天) 和太 阳系外的恒 星际空间航行 (航宇 ) " 这里所谓
发 的地球 灾难 , 开发和利 用 宇宙
速 度V. 的 平 方, v .代表 航天器 千
! 深 空 探 测 轨 道 设 计 首 先 通 过, 道 赞竺 鱿视浮 生 驴妙 , 度 详 !于 赘鲜立 瞥 契 竺 额 乡 于计算来确定空间探测器受到给定 } 人员变得 答易旱握 , 答易便用 , } 增迷 " 火星四破小脂量转移 (崔 t
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地 空 间各种 现象 和过程 而突 然爆
现 " 特别 是 当高收 益还 是一 个 未
知数 , 人 们 尚无 法理 解 收益 回报 的意 义时 , 难免 会 引起 民意 的 质 疑 : 在 有 千万 以上人 口还 处 于 贫 困线之下 , 为吃饭 ! 穿衣 ! 升
可 以迫 近太 阳去仔 细查 看
造 和 信 息 工 业 领 域 开 发 新 的技 术 , 建立新 的 目标 , 开拓新 的市 场 , 带 动现 代科学 技术 各学 科 的 发展 , 从 而增强 国家 的科技 创新
能力 和经 济竞争 能力 , 建设 更加 灿 烂辉煌 的物质 文明 , 实现 更加
去做 科 学普及 的宣 传 和有 说服 力 的解 释 , 去解 答在 任何 一 个 国度 的民众都 可 能存在 的这种 困惑 " 其 实 , 当前 我 国的深 空探 测
自 20 世 纪 60 年代 由火 星 ! 金 星探 测开 始 以及 此后 的 阿波 罗 登 月 活 动 , 至今 5 0 年 来 , 国际 上 近 20 0 个深 空探测 器成功 发 射 "人 类 已完成对 太 阳系所有 行
大 于太阳 引 力的区 域), 把空间 干
探 测 器 的 运 动 简 化 为 几 个 受 到 摄}
在新 的国际 国 内形 势下 , 科技 进 步 日新 月异 , 我们 站在新 的历史 起 点上 , 如果 不是 接过前 人 的接 力棒 , 不 惧 风险地跨 过深 空探 测 的门槛 , 有 选择 ! 有创新 地搞 一 点 深空探 测 项 目, 而是站 在深 空 探 测 的 门 口停 步 不 前 , 左 顾 右 盼 , 那是 要 贻误 国之 大是 的 , 也 是无 法 向后世子 孙交代 的 "
产 总值 3 0 万 亿 的 十万 分 之 一 点
三 "这 些钱 花得 值 , 因为它 代表 了我 国在科 技领 域和 经 济领域 的 一 次 成 功 投 人 " 嫦 娥 1 号 20 0 7 年1 0 月2 4 日由西 昌卫 星发射 中
深空探 测正 是 利用 宇航 科技 到地球 大气 层之 外 或更远 的星 际 空间 去丰 富和完 善 人类 对天 体运 动 和 宇宙构 造 的科学 认 知 , 研 究 和验证 关 于太 阳系起 源 以及 演化 的假设 与理 论 , 预报 和规 避 由 日
深空探测要求我们必须超过 当前 所拥 有 的发 射地 球轨 道卫 星
和载 人航 天 的能力 , 学会 如何 做 到使 成本 极小化 , 使 技术 风 险和 计划 风 险极小化 , 建 造和 发射 新
的深 空探 测飞行 器系 统 , 推动 制
能够 如此 高 高地 升上 天空 使我 们 这一 双柔 弱 的眼睛
空间和 当地 资源 以至进行 地外 生
命搜寻和地球生命迁移 , 在宇宙
层 面上保 障地 球生命 和地 球 文 明 世世 代代 的可 持续发 展 "
学 ! 就 医而苦 苦索求 的 时候 , 在 面对地 震等 各种 各样 灾 害 , 需 要 救助 的时侯 , 为什 么不把 钱用 在 可使广 大群 众 获得更 直接 利 益 的
这包括 选择 轨道 的特征 ! 飞行持
续 时 间 ! 好 的发射 日期 ! 绕 飞轨
荻 裤 茹 森 童 薇臻藉 藻 荞 获 蕙 万 一 飞
应 该 在 计 算 算 法! 计 算 精 度! 计}
算 环 境 !计 算资源 上 对于 使 用者 子
传 回 1. 7 T 3 B
有 效科 学探 测数 据 ,
获取 了全月 球影像 图 ! 月球部 分
还处 于 深空探 测第 一 站 ) 月球 探测 的初 次起 动 阶段 " 嫦 娥 1 号
到那 时候 , 会 使我 们 发现
它是 永远 到处 燃烧 的海 洋 在这个 海洋里 , 火浪奔腾着 , 望不见它的海岸线是在哪里 , 在这个 海洋里 , 火风急旋着 , 已经互 相争 逐了无数个世纪 ,
舒 适 ! 健康 的生 活质量 , 构 建更 加 安全 ! 友好 的生 存环境 "
十 万 分 之二 , 占 20 0 8 年 国内生
在这里 , 岩石像 水一般 沸腾 , 在 这 里 , 火 热 的雨 正 在 怒
吼 ,, 0
宙 , 造 福人类 自身的一项 伟 大而
壮 丽 的事 业 " 深 空探测 同 时又是一 项 高投 人 ! 高风 险的事业 , /虽 不 神 秘 , 但也 不 简单 0 (钱学 森语 ) " 虽不 是不 可能 的 , 但 也不 是轻 而 易举 的 , 更不 会一 帆风顺 " 它 是
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中 国航 天 20 0 9 年第 6 期
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心 发射 , 2007 年 1 1 月 7 日进 人
月球 20 0 公 里工 作轨 道 , 至 2 0 8
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现代 科学 技术 最高水 平 的集 中表
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运 动 方 程 的 数 值 积 分 ,对 于 初 步}
致为 一个 百分点 的计 算结果 " 发射 飞往行 星 的航天 器在 选
轨 道设 计, 这可以 利用拼 接圆 锥子
曲 线 近 似 ,取 得 相 对 数 值 误 差 大}
星 的绕 飞和环 绕 飞行任务 , 这 显
示 深空 探测轨 道设 计在 国外 已经 是 一种 成熟技 术 " 目前我 国已经 实 施 的月球探 测一 期工程 也突 破 了绕月 轨道设 计 的关键技 术 " 现 在 , 应该 使深 空探 测轨道 设计 在
总 之 , 深空探 测将 涉及人 类 社 会发 展 的两个永 恒命题 : 创新 和可持续 发展 , 是认 识浩 瀚宇
月球 资源探 测工程 的 总经费 是 4 亿 , 全 国每 人 平 均 仅 仅 一 元 1 多钱 , 大 约分 三年半 拨 付 " 年度 投 资强度平 均 只有 4 亿 , 这 约 占 2005 年 国 内生产 总 值 1 8 万亿 的
道选择 ! 大气再人 轨道 ! 目标环 绕 和 目标着 陆轨 道 , 还 需要 提 出
化学元素分布等一批科学研究结 果 , 圆满实 现工程 目标 和科学 目
标 " 嫦娥 l 号从 2008 年 11 月 8
日开始按规定计划实施各项试验 , 于 2009 年 3 月 l 日 16 时 10 分
运载火箭与技术水平要求 , 组织 支持该 飞行 任务 的运 营要求 , 考
向 民众 解释 , 地 球上 的 山山水水
据强调方面的不同 , 有好几种名 称 , 如航 天 (天文 ) 动力 学 ! 航
天 轨道分 析 (含轨 道预报 , 轨 道
确 定 , 轨 道控 制 ) ! 航天 导航等 "
深空 探测 轨道设 计是 深空 探 测 必须超 前研究 和 发展 的关键 顶 层技 术 " 深空探 测轨 道设计 与 深 空探 测必须 突破 的 多项 其 它关键 技术 , 例 如 : 飞行程序 控制设 计 ! 飞行 器姿 态控 制设计 ! 深空 探测环 境测 控设 计 ! 应 对天 象环 境设计 等都有着 十分密切 的关系 "
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中行 星的引力 影 响球 (行 星 引力
的自豪感和凝聚力 , 激励新的一 代 人 去探 索 , 去 学 习 , 去 奉 献 , 具有不可替代的作用 " 在一个讲 求 实 力 的时 代 , 如 果 没有 实 力 ;
在一 个讲 求发 展 的年代 , 如果 不 图创 新 ; 中华 民族何 以 自立于世 界 民族之林 ? 这 里 , 我们需 要 的 是科学 发展 和统 筹兼顾 "我 们要