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发信人: dxmxqe (婴儿), 信区: Aero
标题: 知识窗：空间探测器
发信站: 哈工大紫丁香 (Tue Jun 1 12:40:14 2004), 站内

空间探测器

对月球和月球以远的天体和空间进行探测的无人航天器，又称深空探测器。空间探
测器包括月球探测器、行星和行星际探测器。空间探测器是深空探测的主要工具。
深空探测主要包括月球探测、行星探测和行星际探测。探测的主要目的是：了解太
阳系的起源、演变和现状；通过对太阳系内的各主要行星的比较研究进一步认识地
球环境的形成和演变；了解太阳系的变化历史；探索生命的起源和演变。空间探测
器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样探测，开创了人类探索太阳系内天体
的新阶段。

空间探测系统包括空间探测器和深空网。空间探测器是系统的空间部分，装载科学
探测仪器，执行空间探测任务。为执行不同的探测任务和探测不同的目标，可构成
不同的空间探测系统。空间探测的主要方式有：（１）从月球或行星近旁飞过，进
行近距离观测；（２）成为月球或行星的人造卫星，进行长期的反复观测；（３）
在月球或行星表面硬着陆，利用坠毁之前的短暂时机进行探测；（４）在月球或行
星表面软着陆，进行实地考察，也可将取得的样品送回地球研究。

１９５９年１月，前苏联发射了第一个月球探测器——月球１号，此后美国发射了
徘徊者号探测器、月球轨道环行器、勘测者号探测器和阿波罗号飞船。６０年代初
期，美国和前苏联发射了多种行星和行星际探测器，分别探测了金星、火星、水星
、木星和土星以及行星际空间和彗星。其中有先驱者号探测器（美）、金星号探测
器（苏）、水手号探测器（美）、火星号探测器（苏）、探测器号探测器（苏）、
太阳神号探测器（美国与前联邦德国合作）、海盗号探测器（美）、旅行者号探测
器（美）等。

飞行原理：空间探测器离开地球时必须获得足够大的速度才能克服或摆脱地球引力
，实现深空飞行。探测器沿着与地球轨道和目标行星轨道都相切的日心椭圆轨道（
双切轨道）运行，就可能与行星相遇，或者增大速度以改变飞行轨道，可以缩短飞
抵目标行星的时间。

为了保证探测器沿双切轨道飞到与目标行星轨道相切处时目标行星恰好也运行到该
处，必须选择在地球和目标行星处于某一特定相对位置的时刻发射探测器。例如飞
往木星约需 1000天的时间，木星探测器发射时木星应离会合点８３°（相当于木
星在轨道上走１０００天的路程）。根据一定的相对位置要求，可以从天文年历中
查到相应的日期，这个有利的发射日期一般每隔一二年才出现一次。探测器可以在
绕飞行星时，利用行星引力场加速，实现连续绕飞多个行星。

技术特点：空间探测器是在人造地球卫星技术基础上发展起来的，但是与人造地球
卫星比较，空间探测器在技术上有一些显著特点。

控制和导航空间探测器飞离地球几十万到几亿公里，入轨时速度大小和方向稍有误
差，到达目标行星时就会出现很大偏差。例如，火星探测器入轨时，速度误差１米
/秒（大约是速度的万分之一），到达火星时距离偏差约１０万公里。因此在漫长
飞行中必须进行精确的控制和导航。

飞向月球通常是靠地面测控网和空间探测器的轨道控制系统配合进行控制的。行星
际飞行距离遥远，无线电信号传输时间长，地面不能进行实时遥控，所以行星和行
星际探测器的轨道控制系统应有自主导航能力。例如，美国海盗号探测器在空间飞
行８亿多公里，历时１１个月，进行了２０００余次自主轨道调整，最后在火星表
面实现软着陆，落点精度达到５０公里。

此外，为了保证轨道控制发动机工作姿态准确，通信天线始终对准地球，并使其他
系统正常工作，探测器还具有自主姿态控制能力。

通信为了将大量的探测数据和图像传送给地面，必须解决低数据率极远距离的传输
问题。解决方法是探测器上采用数据压缩、抗干扰和相干接收等技术，还须尽量增
大无线电发射机的发射功率和天线口径，并在地球上多处设置有巨型抛物面天线的
测控站或测量船。空间探测器上还装有计算机，以完成信息的存储和处理。

电源太阳光的强度与到太阳距离的平方成反比，外行星远离太阳，那里的太阳光强
度很弱，因此外行星探测器不能采用太阳电池电源而要使用空间核电源。

结构空间探测器承受十分严酷的空间环境条件，有的需要采用特殊防护结构。例如
太阳神号探测器运行在近日点为０３０９天文单位（约４６００万公里）的日心
轨道，所受的太阳辐射强度比人造地球卫星高一个数量级。有些空间探测器在月球
或行星表面着陆或行走，需要一些特殊形式的结构，例如适用于在凹凸不平表面上
行走的挠性轮等。

中国航天一九九七年第四期
http://www.space.cetin.net.cn/docs/ht97-b.htm

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