火星探测工程【原创】.ppt

火星探测工程 载人登陆火星 1 火星概况 火星是八大行星之一，重力为地球的0.4倍，直径相当于地球的半径，表面积为地球的四分之一，体积为地球的15%，质量只有地球的11%，没有磁场。地表温度白天可达28℃，夜晚可低至-132℃，平均-57℃。大气成分95%的二氧化碳，3%的氮气，1.6%的氢气，很少的氧气，也充斥着很多的悬浮尘埃。 2 探测火星的意义 1）认识地球：火星是地球上人类可以探索的最近行星，大约40亿年以前, 火星与地球气候相似, 也有河流、湖泊甚至可能还有海洋, 未知的原因使得火星变成今天这个模样。探索使火星的气候变化的原因, 对保护地球的气候条件具有重大意义，有助于了解地球臭氧层一旦消失对地球的极端后果。 2）探索外星生命：在火星上寻找历史上曾经有过的生命的化石, 这是行星探测中最激动人心的目的之一, 如果找到, 就意味着只要条件许可生命就能在宇宙中行星上崛起。 3）促进科学的发展：火星探测是许多新技术的试验场地, 这些技术包括大气制动，利用火星资源产生氧化剂和燃料，返程用遥控自动仪和取样远程通讯等。 4）从长期来看, 火星是一个可供人们移居的星球。 由于历史的原因, 公众对火星探测的支持和共鸣是任何其它空间探测对象难以相比的。 3 中国的火星探测计划 阶段1：（现在到2009年）会对第一次任务进行充足准备，包括定立探测目标、技术研发和寻求国际合作。 　　 阶段2：（2009年后）已发射的卫星将探测火星环境，所得的数据用作火星软着陆之用。 　　阶段3： 发射火星着陆器并携带一辆火星车，在火星上软着陆。 　 阶段4： 成立火星表面观察站、发展飞行器穿梭地球与火星、并且建立火星基地供机械探测器进入。此阶段的最终目标是为将来人类登陆火星提供基础，令人类可在火星观察站中观察火星。 发射场 发射场由测试区（技术阵地）、发射区（发射阵地）、发射指挥控制中心、地面测控系统及辅助设施组成。测试区是进行技术准备的专用区，主要任务是对运载火箭和航天器进行装配、测试，对其内部各系统的单个仪器设备进行检测、试验。主要设施有火箭装备测试厂房、航天器装配测试厂房、固体火箭装配厂房。供电站、发电站、火工品库、地面设备库和各种实验室。发射区是发射前准备和发射的专门区域；地面测控系统是对运载火箭和航天器进行跟踪测量，接收遥测和外测信息，发送监控、安全指令和通信信息的一整套地面设施，配置在发射场和火箭飞行航区。 文昌航天发射中心位于中国附海南省文昌市近约北纬19度19分0秒，东经109度48分0秒。该发射场纬度低，距离赤道近，发射卫星所需的能耗低，比在西昌发射火箭的运载力提高10%到15%。同时，火箭可以通过水陆运输，火箭大小可以不受铁轨限制。此外，从海南岛发射的火箭，其发射方向1000公里范围内是茫茫大海， 因此坠落的残骸不易造成意外。 运载器 阿波罗登月使用了重达3000吨的土星五号。但是火星距离我们超过6000万公里，登陆火星需要的火箭和宇航技术远远超过了人类目前科技的极限。 除了发展大运载火箭，比如中国的长征五号，美国的奥赖恩等，还有一些新型火箭技术可以应用，例如离子体火箭和核推力火箭。 1 长征五号 长征五号是中国研制的新一代重型运载火箭系列，与欧洲阿丽亚娜5基本同级。其设计思想以通用化、系列化、组合化为重点。可搭载两种专门为其设计的火箭发动机，分别为推力为120吨的YF-100液氧煤油发动机和推力为50吨的YF-77氢氧发动机。直径为5米、3.35米和2.25米的三种模块构成，4个助推器，身高59.5米，起飞重量为643吨，起飞推力为833.8吨。他可以实现大负载量“低环球轨道”（LEO）和“同步轨道”（GEO）任务的需求，并且具备了1.2吨至25吨的有效载荷送入近地轨道，将1.8吨至14吨的有效载荷送入地球同步转移轨道 5.0米直径内核级利用液氧和液氢(LOX/LH2)推进剂和二台50吨LOX/LH2发动机。它能使用被看做聚立在一起的发射装置，或一个捆绑内核级的发射装置。3.35米直径内核级利用液氧和煤油推进剂和二台120吨推力液氧/煤油发动机。它能被当作重载发射装置的捆绑级或中等-负载发射装置的内核级。2.25米直径内核级使用液氧和煤油推进剂和120吨推力液氧/煤油发动机。它能被当作捆绑级或一枚立式装配的小负载发射装置。模块化设计的好处是可以根据需要把不同模块组装成不同推力的火箭，以执行不同的任务。例如系列中最为强大的型号，以两个5米模块为主推进器，另配有4个3.35米模块为助推器。 2 可变比冲磁等离子体火箭 利用电流将诸如氢、氦或氘等燃料转化为等离子气体。这些等离子气体被加热到1100万摄氏度后，磁场会将其引导进入排气管，从而推动太空飞船的飞行。在这种火箭的推动下，飞往火星或月球的航天器最高速度将可达到每