地外天体着陆起飞试验技术_黄伟唐明章张章隋毅张兴宇黎光宇_9787515924809

本书是一部系统论述航天器地外天体着陆起飞试验技术的学术专著。内容涵盖航天器低重力模拟试验技术、地外天体表面特性模拟技术、试验指挥与测量技术、试验保障技术、虚拟试验技术、人在回路着陆起飞试验技术、典型试验实施方案等内容。本书凝炼了著者多年来在探月工程和火星探测工程研制过程中的工程实践经验及取得的一些创新性成果。
本书在航天器试验技术领域具有较高的学术价值和工程实用参考价值，适用于航天领域的科研人员及航天技术的爱好者。

1.1前言

人类要发展，必然要不断探索并开拓地外空间。对地外天体的探测影响深远，将成为人类进行空间资源开发与利用、开展空间科学研究与技术创新的重要途径。对地外天体进行探测的主要方式包括：飞越探测（探测器从天体近旁飞过，对天体进行近距离观察）、环绕探测（探测器环绕天体飞行，进行长期的、周期性的观察）、原位探测（探测器在天体表面着陆及着陆后巡视，进行原位探测）、取样返回探测（探测器在天体表面着陆后进行采样，从地外天体起飞，携带样品返回地球，开展详细研究）。其中，要实现探测器对地外天体的原位探测及取样返回探测，在地外天体表面的安全着陆及可靠起飞是至关重要的环节，也是未来拓展载人探测，建立人类月球基地、火星基地等长远发展的基础［13］。

相对于飞越探测、环绕探测而言，原位探测和取样返回探测在技术上有着巨大的跨越，技术风险显著增加。探测器在地外天体的软着陆及起飞上升需要解决复杂天体环境下的自主导航与控制、减速下降、着陆缓冲、起飞上升等一系列技术难题。为了确保探测器在地外天体表面着陆、起飞上升等环节的安全可靠，降低技术及工程风险，必须开展充分的试验验证。

地外天体着陆与起飞综合模拟试验的核心在于模拟地外天体的特定环境，以满足探测器着陆与起飞相关工作阶段的专项试验验证需求。一般而言，目前人类实现探测器着陆与起飞的不同地外天体目标大致可分为3类典型环境：月球类（低重力、无大气）、火星类（低重力、有大气）、小天体类（微重力、无大气）［4］。

对于最终着陆段，为了验证探测器悬停、避障、缓速下降的工作过程，主要需模拟地外天体表面的低重力或微重力环境、地形地貌环境及对探测器所用微波、可见光等特定谱段电磁波的反散射特性。为了验证探测器着陆缓冲及着陆稳定性能，主要需模拟地外天体表面的低重力或微重力环境及表面土壤等介质的力学特性。对于起飞上升段，为了验证探测器的垂直起飞与姿态控制的工作过程，主要需模拟地外天体表面的低重力或微重力环境及探测器的初始稳定姿态等条件。此外，对于火星等有大气的天体的进入、下降与着陆过程，由于大气条件与地球差距巨大，气动减速是需要重点验证的环节，需关注对降落伞等气动减速装置在特定的动压、大气密度、飞行马赫数等条件下的性能验证。

可见，地外天体着陆与起飞综合模拟试验技术主要包括月球、火星、小天体等地外天体的低重力或微重力条件模拟试验技术，地外天体表面物理力学特性、电磁波反散射特性的模拟试验技术，以及模拟火星稀薄大气条件的高空开伞试验技术等内容；此外，还涉及试验指挥与测量、试验保障等相关技术。

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