摘要：对火星表面大气环境特性进行了研究,通过选取合适的计算方法并结合FLUENT流体有限元计算软件对火星表面稀薄气体内部环流进行了模拟仿真分析,提出了以动量源模拟风扇段内流的仿真方法,并进行了可行性讨论。进一步实现了针对圆柱形模拟装置多工况下的内部气体流场稳态和非稳态计算仿真,并对计算结果进行了分析讨论,为火星大气环境模拟装置的设计提供了技术支持和参考。

摘要：探测火星一直是人类深空探测的热点之一,火星上因存在大气层。降落伞一直是确保火星探测器安全着陆于火星表面的一种重要的气动减速装置。然而,由于火星上大气密度非常稀薄,因此掌握降落伞在火星大气环境下的充气性能是火星探测器着陆系统工程设计中的关键,同时也是火星探测器减速着陆系统工作性能评定的理论分析模型或数值仿真系统中必须要解决的一个问题。文章通过降落伞轴向-径向动量守恒充气模型,研究了大气密度对降落伞充气性能的影响,得到了大气密度对降落伞充气时间、充气距离、充气过程中伞衣面积变化的影响规律。研究结果表明,目前有关降落伞充气性能的一些经验关系式对于火星这种稀薄大气环境已不再适用;在火星稀薄的大气环境下,降落伞的充气时间、充气距离随大气密度的减小将急剧增大;伞衣阻力面积为充气过程中时间的4次多项式关系。该成果对于火星探测器减速着陆系统的工程设计、试验及性能评估等均具有较好的参考价值。

摘要：针对现有火星大气密度和风速探测方法的不足,提出了一种基于进入圆球的火星大气密度和风速反演方法。圆球携带加速度计和陀螺仪测量大气阻力加速度和姿态。基于圆球阻力加速度方向实现风速与密度解耦,设计了风速独立求解算法和基于高精度风速反演结果的密度求解算法,并通过理论分析和数值仿真对反演算法的误差进行了分析计算。仿真结果表明该方法可有效反演得到高精度火星中低层大气密度和风速,在80 km以下,横向风速误差在8%以内,密度误差7%以内。

摘要：对火星大气进行连续高分辨率观测是研究火星大气物理和化学过程的重要手段.太赫兹临边探测技术通过测量火星大气中的风和光化学循环中的重要气体(CO,O_(3),H_(2)O,H_(2)O_(2)等)提高对火星的认知.针对火星大气遥感的探测需求,分析了300~1000GHz频段的频谱特征.针对探测卫星对于载荷质量、功耗等参数的要求,提出一个560GHz频段的火星大气太赫兹临边探测仪设计方案,并利用辐射传输模型ARTS中的行星工具箱进行仿真.仿真结果显示:火星大气温度的反演精度优于4K,其中45km高度以下优于2K;H_(2)O丰度的反演精度在90km以下优于50%,30km以下优于2%;H_(2)O_(2)的反演精度在40km以下优于50%;O_(3)的反演精度在50km以下优于60%;大气风速度的反演精度在65km以上优于5m·s^(-1),最高可以达到2m·s^(-1).研究结果表明,利用太赫兹波段的吸收谱线可以很好地探测火星大气中各成分的丰度、变化趋势以及中高层大气的风,可为后续火星表面及大气探测提供参考.

摘要：NASA的“火星大气与挥发物演化”（MAVEN）探测器项目于10月4日通过了任务确认评审．NASA已据此批准研制并在2013年发射该探测器。洛克希德．马丁公司是该项目的工业界伙伴．将负责设计建造探测器和开展飞行操作。项目经费为4．38亿美元．但不包括发射费用和一个通信中继有效载荷的建造费用。火星表面图像表明．那里曾一度存在液态水．

摘要：美国亚利桑那大学和美国国家航空航天局的科研人员合作设计了一种无动力滑翔机,可用于探索火星的大气和地质信息。2022年7月,团队发表在《航空航天》杂志上的一篇论文详细介绍了火星滑翔机的初步设计,该设计可以填补表面漫游车和轨道航天器之间的科学观测空白。拟议中的飞机将配备传感器和摄像头,并利用风能飞行数小时甚至数天。

摘要：中国科学家研发了一种新的模拟火星大气环境的数值模型,为未来火星采样返回任务提供科研支持。这项研究于近日在中国《科学通报》杂志上发表。研究根据国务院新闻办公室发布的《2021中国的航天》白皮书表示,中国将完成火星采样返回的目标。为了提供航天器着陆的气象条件信息,中国科学院大气物理研究所的科学家们设计并构建了新一代火星大气模式(简称GoMars)。

摘要：火星大气层的主要成分为二氧化碳,如果能够利用低温等离子体方法高效分解二氧化碳,使其转化为氧气和一氧化碳加以利用,可以大幅降低航天员生命保障相关载荷长途运输的成本,进一步提高生命保障能力。低温等离子体放电过程中会产生大量活性组分,可以在数百度温度下实现二氧化碳的高效解离,是具有很大潜力的二氧化碳解离与转化方式。设计了一种尺度在亚毫米级、功率输入为数瓦的直流微槽等离子体反应器,可以在较低气体温度下实现二氧化碳分解。测量了反应器电流、功率等放电参数,采用发射光谱确定了体系中激发态组分,分析了激发态粒子谱线强度随输入电压、稀释气体比例等反应器工作参数变化,利用氮气分子振转谱带测量了等离子体放电区振动温度和气体温度。研究表明,添加氩、氦、氮气均可以增强二氧化碳的分解,添加氦气可以促进二氧化碳的电离过程。稀释气体激发态因具有高能量,可以通过潘宁解离通道增强二氧化碳分解。氦组分激发态的能量高于二氧化碳电离能,可以促进二氧化碳的电离反应。微等离子体内存在强烈的振动-平动非平衡现象:振动温度约为4400~4800 K,而气体温度仅为450~600 K,表明可以通过合理的放电和结构设计,定向将能量注入到振动态,从而进一步促进二氧化碳的振动解离。

摘要：针对火星大气环境下的反作用力控制系统(RCS)喷流干扰问题,采用自研CFD软件数值模拟“火星科学实验室”(MSL)外形在火星大气环境中的喷流干扰效应;并与文献中的高超声速喷流干扰风洞试验和计算结果进行对比验证;继而完成了火星大气环境高超声速(M_(∞)=5~10)条件下的偏航方向喷流干扰效应数值模拟,获得了不同攻角(α=0°~-30°)、不同马赫数条件下的喷流干扰气动规律:负攻角增大将导致喷流干扰效应增强以及附加偏航力矩增加;来流马赫数对附加干扰力矩的影响较小。研究结果可为火星探测器喷流控制设计提供参考。