2021年国防军工行业相关产业发展趋势分析报告（17页）.pdf

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1、 火星探测器进入火星轨道将更具挑战性。首先，地火距离会超过 5600 万公里，地球控制室收到探测器信号再到探测器收到地球的指令，需要至少 40 分钟，叠加远距离通信的信号衰减，通信是第一大难关。接着需要面临的问题是如何进入火星轨道。探测器需要先减速至 5.6 公里每秒，以便被火星引力捕捉到，然后切入火星轨道。如果探测器切入的位置距离火星太远，就不容易被火星引力捕捉到，从而掠过火星，如果距离太近，则可能会直接坠毁在火星大气层或者撞击到火星。这一步对于火箭发动机点火控制、探测器速度控制、切入点选取以及探测器姿态调整等要求都极高。 最后，软着陆也是最具挑战性的任务之一。火星大气密度只有地球大气密度的

2、 1%，因此大气对探测器的减速作用不是很大。探测器从火星轨道到着陆火星，大概仅有 7 分钟时间，在这 7 分钟需要把探测器的速度从 5.6 公里每秒降到零。进入大气层后，由于地火单程通信需要 20 分钟左右，也就意味着从进入大气层到着陆的 7 分钟时间，所有动作全部需要探测器自主完成，其中包括但不限于通过气动减速、降落伞减速和火箭反推减速等组合手段减速，接近火星地面时的悬停减震等。这对于反推火箭的准时开关机、降落伞的打开以及切除时间、探测器姿态调整的精度等都要求极其苛刻。另外，在成功之前，火星探测器仍需扛得住火星的沙尘暴。火星沙尘暴的威力远超地球的 12 级台风，对探测器的各项技术水平要求也提

3、升到了新的级别。另外，火星发射时间较为严苛，最佳窗口期两年一次。火星处于太阳系中与地球相邻的行星轨道，属于类地行星，其公转一周约为地球公转时间的两倍。不同的公转周期使得火星与地球之间接近的时间十分有限：大概每 780 天地球和火星之间才能达到一次最短距离。若错过今年 7、8 月的窗口期，则需到 2022 年才能等来下一次。因为以上种种挑战，目前为止火星探测的结果几乎全部掌握在美国手中。根据美国方面公开的探测结果，他们认为火星曾经存在水和甲烷，并基本分析了火星的表土成分和大气成分。同时，来自佛罗里达理工大学的科学家们正在通过实验室模拟火星环境以及土壤，在火星图土壤中添加肥料，以探索在火星种植实物

4、的可行性。如果实验成功，那么几乎可以确定，火星移民是可行的。美国在火星研究方面远远领先其他国家，在当前国际局势动荡，中美关系紧张的情况下，科研自主的重要性尤为重要。“天问一号”由国家航天局探月与航天工程中心负责，具体由工程总体和探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用等五大系统组成。国家航天局探月与航天工程中心为工程总体单位，中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制运载火箭系统，具体器件方面，中国航天科工研制生产的相控阵敏感器、高性能晶体元器件和电连接器、纳米气凝胶材料、加速度计、解锁分离装置等系列产品为天问一号开展火星环绕、着陆和巡视探测作出重要贡献。中国空间技术研究院和上

5、海航天技术研究院抓总研制探测器系统。中国卫星发射测控系统部负责组织实施发射、测控。中国科学院国家天文台抓总研制地面应用系统，负责科学数据接收、处理、存储管理等工作。本次火星探测任务集“绕”、“着”、“巡”于一体，并面临多个任务事件节点：器箭分离后，探测器沿着能够最大限度节省推进剂的霍曼转移轨道飞行约 6、7 个月，于 2021 年 2 月到达火星附近，被其引力捕获;随后探测器制动进入火星环绕轨道，在两个月的时间内环绕器逐渐开启载荷并确认着陆点与最优着陆窗口;确认后环绕器与着陆器分离，着陆器进行火面着陆;天问一号”计划采用的减速方式将分为四个阶段进行：第一阶段气动减速段，在大约 290 秒内将速度从 4.8 km/s 迅速降低到 460 m/s;第二阶段探测器将打开降落伞，在大约 90 秒后，速度会降到约 95 m/s;第三个阶段动力减速，反推发动机开始工作，在 80 秒内将速度降到3.6 m/s 以下