前言
中國首次火星探測任務一步實現火星環(huán)繞、著陸、巡視探測,起點高、跨度大,極具挑戰(zhàn)性。
火星探測任務面臨復雜的火星環(huán)境。此前,國際上僅有美國成功著陸火星,人類對火星環(huán)境的認知還很不足。我國沒有可支持工程設計的第一手環(huán)境數據,通過調研得到的資料非常有限,對火星環(huán)境不確知,甚至還存在我們不知道哪些不知道的情況。因此,厘清并確定與工程設計相關的環(huán)境數據,即解決工程中的科學問題,成為工程研制的首要任務,也是確保工程成功的基礎。
面對挑戰(zhàn),工程總師牽頭組織,以工程技術專題形式,廣泛開展資料搜集,對不確定的環(huán)境參數開展深入研討、仿真驗證、地面試驗等工作。中國首次火星探測任務圓滿成功,證明了任務環(huán)境識別及其影響分析的正確性。近期,我們又結合任務取得的最新探測成果,對之前的研究內容進行了補充和完善,形成了本書。
全書共分13 章。第1章火星概述,簡要描述了火星物理特性、運動特征,及其衛(wèi)星和臨近小天體的基本參數。第2章發(fā)射機會與軌道,介紹了火星探測發(fā)射窗口的選擇方法,以及典型火星探測器軌道類型。第3章時間與坐標系統(tǒng),介紹了火星探測任務中的時間、坐標系統(tǒng)的定義及其轉換關系。第4章電磁環(huán)境,描述了地火轉移段、行星際空間、火星表面等的電離輻射和磁場環(huán)境。第5章大氣環(huán)境,描述了火星大氣的特性和成分、結構、密度模型、環(huán)流、典型現象及電場的特征。第6章熱環(huán)境,介紹了行星際空間、火星表面的熱輻射環(huán)境。第7章力學環(huán)境,內容包括微流星體、火星土壤、火星重力場等力學環(huán)境的介紹。第8章表面形貌,描述了反照率計算方法,火星表面顏色及形成原因,火星全球地形及典型地貌特征。第9章火星成分,內容包含火星礦物、火星表面組成和地球化學特征、火殼地球化學模型、火幔和火核地球化學特征和模型、火星表面水及其分布、火星成分研究的問題。第10 章內部結構,介紹了火星地質結構、火星地質活動。第11 章火星探測器設計約束條件,描述了火星幾何特征和運動、電離輻射環(huán)境、熱環(huán)境、力學環(huán)境、大氣環(huán)境、塵暴環(huán)境、地形地貌、巡航段長期真空低溫環(huán)境對探測器設計的影響。第

12 章祝融號著陸區(qū)的地質特征,介紹了中國首次火星探測任務的最新探測成果,包括地形地貌、物質成分、淺層結構等方面的內容。第13 章天問一號火星全球彩色影像圖,介紹了目前火星全球彩色影像圖研究現狀、天問一號數據獲取情況、數據處理關鍵技術與解決方法,以及利用天問一號數據處理獲得的結果。
在本書編寫過程中,得到杜愛民、尚海濱、李磊、任志鵬、鄢建國等專家的指導和幫助,在此表示誠摯的謝意。由于本書內容涉及的知識較廣,作者水平有限,書中難免會有一些疏漏和不足之處,懇請讀者和專家批評指正。