摘要：针对火星探测器空间环境特点和热控设计难点,提出了一种适用于火星环绕器的推进管路热控设计方法,通过采用优化的加热功率、合适的多层层数和适宜的加热器分区实现地火空间复杂外热流下的管路控温。将该方法在“天问一号”火星环绕器推进管路设计中进行分析与验证,对影响热控设计的因素如舱内外环境温度变化、管路是否有工质、是否受太阳照射、包覆多层层数以及加热功率等进行了分析。研究表明,该方法具有高度环境适应性,在环绕器飞行全过程及变轨条件下均能适应。未来需重点关注管路加热功率的设计和舱外多层包覆层数的影响,舱外管路受阳光照射影响大,设计时应尽量避免阳光照射。以上研究结果可为后续深空探测推进管路热控设计提供一定的参考。

摘要：针对“天问一号”火星环绕器最远距离4亿km下的超远距离大动态通信难题,“天问一号”火星环绕器测控数传通信系统通过多天线波束赋形的测控数传一体化技术、多码率自适应收发处理技术、高灵敏度信号捕获技术、超高灵敏度下的电磁干扰抑制技术以及极低温下大口径天线高精度稳定指向技术,实现了对–156 dBm微弱信号的高灵敏度捕获以及大动态下的数据自适应收发,除天体遮挡外全过程100%对地通信链路覆盖和波束覆盖,最远4亿km处对地数传速率达1 Mbps。该项技术已经在“天问一号”火星探测任务中得到了考核和验证,可以为后续深空探测任务中测控数传通信系统的设计与在轨工作提供参考。

摘要：梳理了火星环绕器2.5 m口径高增益天线在热设计、–195℃超低温环境适应性及热变形指向偏差评估分析与验证方面存在的技术难点,开展了设计和验证工作。基于热设计状态对天线在轨工作过程中典型工况下的温度场和热变形分布进行了仿真分析,并研制了一套大口径反射面天线真空热变形测量系统,完成了热变形测试验证。基于热变形数据,采用半物理仿真分析方法对高增益天线热变形后的波束指向偏差进行了评估分析。结果表明,热变形导致的波束指向偏差最大为0.028°,增益损失不超过0.5 dB,指向偏差和增益损失均在设计裕度范围内。经在轨测试,天线增益指向性能测试值与预估值吻合,有效验证了天线热设计和验证方法的准确性。

摘要：“天问一号”着陆巡视器着陆火星表面后,器外电缆将面临极端温度环境,针对电缆在低温转动工况下更容易发生电连接器和导线材料损坏的问题,设计了一种转动电缆极端低温环境适应性试验方法,验证转动电缆在火星低温环境下经历多次转动后,电缆组件包含电连接器、导线及辅料的结构完整性、电性能稳定性。“天问一号”探测器的在轨飞行进一步证明了该试验方法的有效性,为后续深空探测任务中电缆对复杂温度环境的适应性提供试验方法和技术支撑。

摘要：中国的首次火星探测任务天问一号探测器于2020年7月23日成功发射.多光谱相机是天问一号的重要载荷,安装在祝融号巡视器的桅杆上,其科学目标为获取着陆区及巡视区多光谱图像,研究火星表面物质组成,获取火星化学演化的基础信息.本文介绍了天问一号多光谱相机的方案及设计结果.基于提高可靠性考虑,天问一号多光谱相机通过切换8个不同厚度玻璃制成的窄带滤光片,实现多光谱成像并校正轴向色差;通过切换6个不同厚度的调焦补偿片来实现调焦功能.在轨工作科学数据表明多光谱相机图像清晰,光谱数据正常.

摘要：天问一号火星探测器成功实现了我国首次行星环绕探测,环绕器制导、导航与控制(GNC)系统负责行星际飞行和环绕飞行全过程的姿态与轨道控制、帆板和天线的指向控制等,确保探测器被火星捕获(MOI)进入环绕轨道,并保障器地通信链路、器间通信链路和器上能源安全。本文介绍了天问一号火星环绕器GNC系统的飞行阶段、系统设计、技术特点,以及关键阶段的设计和在轨飞行结果。

摘要：火星环绕器采用3000 N轨控发动机和120 N、25 N姿控发动机进行轨道和姿态控制,良好的温度水平是发动机可靠工作的保障。在复杂深空环境中,3000 N发动机主备份加热区温度控制耦合在一起,且环绕器遥控遥测资源有限,为发动机热控策略设计带来了困难。本文对电磁阀温度适应性进行了仿真分析,阐述了发动机控温回路及控温点设计,分别制定了相应的控温策略,最后给出了真空热试验和在轨飞行试验的温度控制数据。结果表明:热控策略合理可行,可保证发动机温度要求。

摘要：火星环绕器采用中分辨率相机对火成像,相机受限于环绕器布局约束只能安装在舱内,与舱内形成热耦合关系,难以做到独立热控设计,相机成像时必须保证其镜头温度控制在10~30℃之间,且满足3℃温度梯度要求,是热控设计的难点。文章建立了中分辨率相机在轨传热模型,分析了各部件的热阻网络关系,提出相机本体与舱体之间采用导热安装,相机镜头采用多层隔热组件包覆减小对外热流的敏感性,通过热仿真分析确定了相机镜头加热器的最佳功率配置,可以保证存储期间满足-50~80℃的温度要求和工作期间快速提升至10~30℃的温度要求,同时对上述热控设计进行了热试验验证。结果表明:上述热控措施合理可行,可保证中分辨率相机不同时段的温度要求,为深空探测相机光学系统的可靠性和热控优化设计提供了依据。

摘要：根据火星飞行任务的特点和需求,能源系统需要实现在复杂工作模式下自主控制和调整的设计目标,以支撑火星轨道上下降与着陆、姿态调整、升降轨等复杂任务的顺利实施;突破和掌握了高效、轻量化、可自主管理的能源系统技术和能源系统自主调配技术,在系统重量资源有限的情况下,在不增加额外器件、电路或调节设备的基础上,利用判断整星工况和飞行程序综合处理当前能源工况,采用帆板实时对日和切换充电开关方式使能源达到最大利用率;并实现多项能源自主管理流程,如过压、过放、蓄电池组单体短路后的自主快速处理,无需地面干预,极大提高了能源系统供电可靠性和安全性。

摘要：结合火星环绕器主要任务特点,对环绕器推进系统的方案、组成、原理及设计特点作了说明,并重点分析了环绕器推进系统的飞行试验情况和在轨性能。结果表明:环绕器推进系统设计正确,系统工作稳定、可靠,系统状态良好,飞行性能优良。