关于火星的知识关于火星的资料

今年，火星探测器陆续抵达火星执行科学探测任务。目前，世界各国主要通过发射探测器对火星进行近距离探测。但随着探测任务的深入，无人探测可能难以满足许多科学目标的要求，因此各国需要通过载人探测完成更深入的研究。

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田文一号的“旅游照片”地图
哈尔滨工业大学控制科学与工程系马广福教授等在2020年第七期《航空》空航空航天杂志上发表了载人火星探测进展及GNC在EDL进程中关键技术的综述。概述了载人火星探测的特点和要求，系统总结了前苏联/俄罗斯和美国载人火星探测的研究进展和技术储备。概述了载人火星探测的系统组成、装配方式和主要技术挑战。最后总结了载人火星进入、下降和着陆过程中的难点问题(EDL)，重点介绍了EDL的导航、制导和控制关键技术(GNC) 。
可以说，这是一份非常详细的载人火星探测指南。下面，边肖将与大家分享这本宝藏指南的一些内容。
载人火星探测系统基于现有的火星探测计划和进展，总结了载人火星探测的体系结构，主要包括无人探测系统、运输系统、火星表面应用系统和测控系统。

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载人火星探测建筑
#无人探测系统
包括早期的火星轨道器、无人火星车和早期发射的无人无线电信标等。目的是调查载人探索的环境、着陆点的位置、技术验证和无线电导航等。
#运输系统
包括运载火箭、地球再入飞行器和许多不同的火星飞行器。行星际转移飞行器实现地球轨道与火星轨道之间的转移，完成地球轨道与火星轨道之间宇航员和物资的运输；着陆和轨道舱是宇航员在轨道转移和EDL过程中生活的舱，也可以在火星表面使用。火星上升器将宇航员从火星表面运送到火星轨道。
#火星表面应用系统
其中，生活舱是宇航员在火星表面生活的地方；科学实验舱是宇航员在火星表面进行科学实验的地方。环保系统可以为宇航员提供生存条件；地表漫游车为宇航员提供火星表面的移动探测；原地资源利用设备是利用火星资源在火星表面产生能量和推进剂的设备。舱外活动系统为航天员的舱外活动提供支持；电力系统保障系统的供电。
#测量和控制系统
包括地面测控系统和天基测控系统。地面TT&C系统包括地面各种TT&C网络，天基TT&C系统包括中继卫星、导航通信卫星等。利用TT&C系统，可以保证火星表面设备与地面研究人员之间的通信，传输实验数据或处理火星表面设备的问题。

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载人火星探测:需要突破哪些技术？与载人探月相比，载人火星探测受到的约束更多。下表比较了载人火星探测和载人月球探测的区别。与载人探月相比，载人火星探测任务周期更长，补给受限于火星发射窗口，每26个月一次。

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此外，需要注意的是，载人探月的双向通信时延约为2.6s，在着陆过程中，地面技术人员可以全程介入EDL(进入、下降、着陆)过程，提高成功着陆的概率，而载人火星探测的双向通信时延为6~44 min，整个EDL过程只有8min左右，地面工作人员很难介入火星探测器的EDL过程。因此，虽然已经有了载人探月的经验，但载人火星探测仍然存在很大的挑战。
根据飞行器目前所处的位置和状态，载人火星探测过程大致可分为六个阶段:地球轨道、地火转移轨道、绕火轨道、EDL过程、火星表面和上升返回。在每个阶段，载人火星探测面临的主要挑战是不同的。

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美国宇航局载人火星探测任务评估报告以EDL技术、空推进与能源技术、航天员辐射安全和医疗保健技术为三大关键技术。
EDL技术:EDL过程是整个探测过程中最危险的阶段，整个EDL过程大约需要8分钟，这就需要探测器从高超音速状态减速到速度，才能保证在这么短的时间内安全软着陆。在整个过程中有许多限制和挑战。

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毅力的EDL过程
空舱间推进与能源技术:由于轨道转移时间长、航天员寿命长、设备工作时间长，要求设备和推进器有大量的能源。但由于运载能力有限，能源有限，需要研究核电推进技术，空跨湾核电技术，空跨湾太阳能技术和原位资源生产技术。
宇航员的辐射安全和医疗保健技术:宇航员需要在狭小的微重力空辐射室内长期生活和工作。因此，有必要对食品营养及其长期储存技术、微重力条件下减少失调效应的技术、辐射防护与设备、医疗诊疗设备、航天员在孤立狭小环境中的生理和心理应激缓解等进行研究。，并提供综合措施保证宇航员的身心健康。

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美国载人火星探测计划的技术储备20世纪以来，美国不断提出以NASA为主的载人火星探测计划和方案，并进行了许多技术研究。近年来，私营公司Space X也在积极准备载人火星探索。以下是美国一些主要的载人火星探索计划。

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美国宇航局火星之旅
根据美国现有载人火星探测方案，目前实现的技术储备总结如下:
#1运载火箭
NASA计划使用战神一号和战神五号运载火箭作为载人火星探测的运载火箭。同样，SpaceX也开发了用于载人火星探索的“大猎鹰”火箭。
#2载人飞船
NASA新一代载人飞船“猎户座”被用作载人火星探测飞船，可搭载4名宇航员，SpaceX也开发了载人龙飞船。
#3发电厂
NASA与洛斯阿拉莫斯国家实验室合作开发了Kilopower，这是一个小型核反应堆，已经过测试，可以作为航天器和火星表面住所的电源。与此同时，美国宇航局在电磁兼容方案中设计了一个使用太阳能电池阵列和氙的150千瓦电力推进系统。

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#4地面消防运输车
对于宇航员往返火星和地球的行星际飞行器，EMC设计了太阳能推进的地面火力转移飞行器，DRA5.0设计了核动力地面火力转移飞行器和化学/气动制动地面火力转移飞行器。

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#5火星上升器
将宇航员从火星表面送入轨道以满足地面火力转移的飞机一般由两级飞机组成，其推进剂是利用火星的资源和到达火星表面后携带的部分资源生产的。

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#6火星表面居住舱
宇航员在火星表面居住和生活的地方，可以满足6名宇航员至少550天的需求，可靠性高。自2015年以来，美国宇航局组织了多项火星太空舱设计和建造的奖励计划，诞生了许多设计方案。

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#7EDL飞机
根据美国宇航局的速度，载人火星探测的EDL过程分为三个阶段:高超音速和亚音速/末端下降。根据这三个不同的阶段，设计了许多不同构型的EDL飞机，主要分为两类。第一类是在原有技术基础上的改进设计，主要包括传统的胶囊飞机和中升阻比的刚性飞机。第二类采用新技术重新设计，主要是采用可膨胀热防护系统材料设计的飞机，包括框架上安装柔性TPS薄膜的自适应可膨胀进入和放置技术飞机，以及由覆盖有柔性TPS薄膜的可膨胀堆叠环形结构组成的高超音速充气气动减速器(HIAD) 。这种类型的飞机将只在EDL进程期间部署，这可以减少运载火箭整流罩的半径和地面火力转移飞机的体积。