深空自主飞艇探测器技术发展

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1、第21卷第2期航天器工程Vo1．21NO．22012年4月SPACECRAFTENGINEERING85深空自主飞艇探测器技术发展范春石王彦广马蓉李勇宋琦姚伟王文隽(中国空间技术研究院，北京100094)摘要介绍了美国典型自主飞艇探测器的研究现状、总体技术方案和关键支撑技术。针对我国未来的深空飞艇技术发展，提出以火星应用为重点，促进在智能自主控制、新型材料、同位素热电等关键技术领域的技术发展，并与地球临近空间飞艇技术的发展彼此借鉴等建议，可为我国未来深空探测提供参考。关键词深空探测；浮空器；飞艇；金星；火星；土卫六；启

2、示与建议中图分类号：V247文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．02．015DevelopmentofAutonomousDeepSpaceAirshipExplorerFANChunshiWANGYanguangMARongLIYongSONGQiYAOWeiWANGWenjun(ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Theresearchstatus，baselinedesignandena

3、blingtechnologiesofAmericanautonomousairshipplatformsareintroduced．ThesuggestionsondevelopingChineseairshipexplorerhavebeenputforwardasfollows．ThedevelopmentofMartianairshipexplorershouldbefocusedon，thetechnologicaldevelopmentinautonomousoperation，advancedmateri

4、alsandradioisotopepowershouldbestimulated，andthedeepspaceairshipandterrestrialnearspaceairshipdevelop—mentswouldbenefitfromeachother．ThesuggestionscanbeusedasareferenceforChinesedeepexplorationinfuture．Keywords：deepspaceexploration；lighter—thanairvehicle；airship

5、；Venus；Mars；Titan；en—lightenmentandsuggestion越探测器、轨道探测器等天基探测器，着陆器、巡视器1引言等陆基探测器，以及气球类空基探测器。天基探测器具有对目标星体的全球级的覆盖能力，但距星体表面随着太阳系探测的深入，目前人类已经成功地距离遥远，难以获取高分辨率的探测数据。陆基探测对金星、火星、土卫六等地外星体开展了探测活动，器可以实现就位探测且分辨率高，但探测范围小。着获得了大量宝贵的科学信息。深空探测具有风险投陆器不具备移动探测能力；漫步车等巡视器移动速度入大、航行距离远、运

6、载时间长等特点，因此，实现探慢，并且运行范围受地形地貌条件限制。空基探测器测器平台的长寿命、大覆盖范围、高分辨率和高灵活具有区域级的覆盖能力和高分辨率，并可为星体大气机动性是航天界不懈追求的目标。采样提供有效手段。但现有的气球探测器尚存在操纵目前，国际上已经成功发射的深空探测器包括飞性能较差，缺乏航迹控制能力等局限性。收稿日期：2011一l】28：修回日期：2012一O1—12作者简介：范春石(1982一)，男，工程师，研究方向为航天器总体设计与控制技术。Email：fancspim@gmail．CON。86航天器工程

7、21卷为实现更强的空基探测能力，国际上将目标投向(ARC)承研，预计发射窗口为2021年至2023年。了具有良好气动外形和动力推进能力的新型飞行器VME的科学目标包括金星大气演化、地质与矿物、平台，飞艇、固定翼飞机和旋翼式飞机成为目前重点表面地貌、主要化学成分作用、潜在海洋、近表面大论证的目标。其中，飞艇由于其固有的特点而具备以气参数与风场、近表面磁场等方面的科学数据采集。下综合优势：①能量消耗少；②留空时间长；③振动和VME的工程目标包括在金星表面的安全着陆、自电磁噪声小；④可定点悬停；⑤可垂直起降；⑥可折叠动充气展

8、开与升空、飞行转移以及二次着陆探测。运输；⑦可探测液态地貌区。因此，飞艇被视为一种VME的设计寿命为90d，飞行高度为2～5km，上优良的科学探测平台，成为国际深空探测领域一个新升时间约2Omin，飞行时间220min，转移距离8～兴的热点。NASA的论证指出，深空自主飞艇的研制16km，载荷舱重650kg，近表面运行总时间5h。