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俄罗斯福布斯探测器有效载荷介绍

文档名称:俄罗斯福布斯探测器有效载荷介绍
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上传者:zengni921
添加时间:2019/05/20
内容摘要:
上海航天
第30卷2013年第4期
AEROSPACE SHANGHAI
文章编号:1006-1630(2013)04-0043-02
俄罗斯福布斯探测器有效载荷介绍
李伟,孙越强,朱光武,杨垂柏
(中国科学院空间科学与应用研究中心,北京100190)
摘要:介绍了中俄联合探测火星项目中俄方福布斯(FGSC)火星探测器上搭载的等离子体一融场探测系统、掩
星发射机、微小粒子监测器、土壤含气质诣分析载荷系统、 GAMMA分析仪、中子及γ射线分析仪、红外分析仪、次
级高子质谱仪、长波雷达、导航及引导TV系统、全景立体摄像机、红外显微镜等有效载荷的用途、原理和参数等。
分析了俄方載荷对中方相关任务设计的启示。
关键词:火星探器;有效载荷;自主探涮
中图分类号:V447文献标志码:A
Payload Introduce of Russian Phobos-grunt Mars Probx
LI Wei, SUN Yue-qiang, ZHU Guang-wu, YANG Chui-bai
(Center for Space and Science and Applied Research, Chinese Academy of Science, Beiing 100190, China)
Abstract The task, principle and parameters of the payloads on the Russian Phobos-grunt Mars probe in China
Russia joint Mars exploration, which were plasma-magnetic field detection system, occultation transmitter, micro-
particle monitor, soil gas mass spectrometry analysis of load system, GAMMA analyser, neutron and y ray
analyser, infrared analyser, secondary ion mass spectrometer, long wave radar, navigation and guidance TV
system, panorama camera, and infrared microscope, were introduced in this paper. The inspiration of Russian
payload to the design for the relative task in domestic was given out.
Keywords: Mars probe: Payload Self-cxploration
0引言
1俄方有效载荷研究
中俄联合探测火星项目中的火星及火卫一采样
为更好地利用有限的任务机会进行更详细的探
返回探测由俄罗斯航天机构提出并邀请中方参与。测,俄方布置了多台有类似性能和指标重叠的探测
其中,俄方FGSC火星探测器裝载的载荷共同完成载荷。如布局了两种取土机械臂,其中一种机械臂
四大科学目标是:就地测量以及在试验室条件下研用于挖取土壤,送入分析器然后进行就位探测;另一
究福布斯卫星(即火卫一)的尘埃物理和化学特性;种用于抽取土壤,通过管道输送至安装在返回舱的
硏究福布斯卫星的运行动力学和轨道;研究火星环土壤返回器。两套机械臂被紧靠布置于八角柱体状
境(尘土、气体、等离子体成分)的物理特性;研究火着陆器的两角边处,与取土返回器配套的机械臂可
星大气和季节性气象的变化动态。据此,俄方进行穿透表面而深人内部。
各类探测载荷的设计和布局。
载荷探测采用了从粒子到场、从粒子到射线、从
本文介绍了俄方FGSC火星探测器有效载荷的带电粒子到中性粒子、从静态场到动态场、从就位到
组成、用途和部分参数。
光谱遥感、从局部到整体等多种手段。有效载荷主
要如下
a)等离子体-磁场探測系统( PHPMS)
收稿日期:2012-09-17
PHPMS的主要测量内容是通过离子质谱仪对
作者简介:李伟(1981-),男,助理研究员,主要从事空间环境太阳风以及行星离子的分布进行探测;通过磁场传
探测仪器的研制与测试
感器对变化的磁场进行探测。离子质谱仪传感器的
万方数据
上海航天
AEROSPACE SHANGHAI
第30卷2013年第4期
能量范围为1eV~10keV,方位角2x;磁场传感器可探测可高度60km的温度廓线,可绘制整体的矿
的测量范围为士300nT,灵敏度为0.1nT
物分布图。IR分析仪的原理框图如图2所示。
b)掩星发射机
掩星发射机采用超稳定晶振(USO),除与掩星
研究对象沙(双付
DCDC变換
接收机对接外,还可测量多普勒频率,稳定度可达
定向指位系统
传感器
热控
10"量级?。掩星发射机工作原理如图1所示。
参考黑体及
AD
UKo+系?+地面站Q+标准设
SWL定标源
与掩星接
锁定设备
收机对接
比较结果
航天器
DPU
存储区
图1USO原理框图
图2IR信怠流程图
Fig 1 Block diagram of USO
Fig 2 Block diagram of IR 's information flow
c)微小粒子监测器( METEOR)
h)次级离子质谱仪
用于研究微小粒子的物理动态参数,测量微小
对福布斯表面进行地质勘探。用具一定能量的
粒子的质量、速度及空间密度分布等参数。速度测太阳风离子東轰击待分析样品表面,样品表面的分
量范围为3~35km/s,质量范围为10~10-“g。子发生溅射产生二次离子,二次离子进入质量分析
d)土壤含气质谐分析戟荷系统
器分离后到达检测器,由此可获得样品的质谱图
FGSC火星探测器的着陆器部分安装了土壤含
i)长波雷达
气质谱分析仪,由取土器、热分解器(TDA)、色谱分
探测福布斯的深层结构,估算岩层厚度,可测
析器(GC)和质谱分析器(MS)等单机构成。土壤含
100m或更深。
气体质谱仪的科学目标是探测福布斯岩土内所含气
j)导航及引导TV系统
体成分:就位测量着陆器降落位置的福布斯士壤内
用于在靠近福布斯时导航,着陆地点选择,着陆
水、二氧化碳,氮气,二氧化硫,惰性气体等化学物质时进行辅助控制、表面成像。参数见表1。
和气体;探测土壤所含气体相态;探测福布斯土壤所
表1导航及引导T系统数
含有机物;测量元素碳、氢、氧、氮(13C/12C,D/H
Tab 1 Parameter of TV system for navigation
170/160,180/160,15N/14N)和惰性元素的丰度
参数
宽视场
笮视场
探测福布斯表面土壤矿物质成分(特别是与气体相
焦距/mm
500
18
伴的部分)。
1:7
1:2
土壤含气质谱分析仪的取土器安装在机械臂
孔径比
土,用于钻破岩石并抽取岩。TDA、色谱分析器和
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