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本書是一部系統(tǒng)論述航天器地外天體著陸起飛試驗(yàn)技術(shù)的學(xué)術(shù)專著。內(nèi)容涵蓋航天器低重力模擬試驗(yàn)技術(shù)、地外天體表面特性模擬技術(shù)、試驗(yàn)指揮與測量技術(shù)、試驗(yàn)保障技術(shù)、虛擬試驗(yàn)技術(shù)、人在回路著陸起飛試驗(yàn)技術(shù)、典型試驗(yàn)實(shí)施方案等內(nèi)容。本書凝煉了著者多年來在探月工程和火星探測工程研制過程中的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及取得的一些創(chuàng)新性成果。
本書在航天器試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域具有較高的學(xué)術(shù)價值和工程實(shí)用參考價值，適用于航天領(lǐng)域的科研人員及航天技術(shù)的愛好者。

1.1前言

人類要發(fā)展，必然要不斷探索并開拓地外空間。對地外天體的探測影響深遠(yuǎn)，將成為人類進(jìn)行空間資源開發(fā)與利用、開展空間科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑。對地外天體進(jìn)行探測的主要方式包括：飛越探測（探測器從天體近旁飛過，對天體進(jìn)行近距離觀察）、環(huán)繞探測（探測器環(huán)繞天體飛行，進(jìn)行長期的、周期性的觀察）、原位探測（探測器在天體表面著陸及著陸后巡視，進(jìn)行原位探測）、取樣返回探測（探測器在天體表面著陸后進(jìn)行采樣，從地外天體起飛，攜帶樣品返回地球，開展詳細(xì)研究）。其中，要實(shí)現(xiàn)探測器對地外天體的原位探測及取樣返回探測，在地外天體表面的安全著陸及可靠起飛是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，也是未來拓展載人探測，建立人類月球基地、火星基地等長遠(yuǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)［13］。

相對于飛越探測、環(huán)繞探測而言，原位探測和取樣返回探測在技術(shù)上有著巨大的跨越，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。探測器在地外天體的軟著陸及起飛上升需要解決復(fù)雜天體環(huán)境下的自主導(dǎo)航與控制、減速下降、著陸緩沖、起飛上升等一系列技術(shù)難題。為了確保探測器在地外天體表面著陸、起飛上升等環(huán)節(jié)的安全可靠，降低技術(shù)及工程風(fēng)險(xiǎn)，必須開展充分的試驗(yàn)驗(yàn)證。

地外天體著陸與起飛綜合模擬試驗(yàn)的核心在于模擬地外天體的特定環(huán)境，以滿足探測器著陸與起飛相關(guān)工作階段的專項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證需求。一般而言，目前人類實(shí)現(xiàn)探測器著陸與起飛的不同地外天體目標(biāo)大致可分為3類典型環(huán)境：月球類（低重力、無大氣）、火星類（低重力、有大氣）、小天體類（微重力、無大氣）［4］。

對于最終著陸段，為了驗(yàn)證探測器懸停、避障、緩速下降的工作過程，主要需模擬地外天體表面的低重力或微重力環(huán)境、地形地貌環(huán)境及對探測器所用微波、可見光等特定譜段電磁波的反散射特性。為了驗(yàn)證探測器著陸緩沖及著陸穩(wěn)定性能，主要需模擬地外天體表面的低重力或微重力環(huán)境及表面土壤等介質(zhì)的力學(xué)特性。對于起飛上升段，為了驗(yàn)證探測器的垂直起飛與姿態(tài)控制的工作過程，主要需模擬地外天體表面的低重力或微重力環(huán)境及探測器的初始穩(wěn)定姿態(tài)等條件。此外，對于火星等有大氣的天體的進(jìn)入、下降與著陸過程，由于大氣條件與地球差距巨大，氣動減速是需要重點(diǎn)驗(yàn)證的環(huán)節(jié)，需關(guān)注對降落傘等氣動減速裝置在特定的動壓、大氣密度、飛行馬赫數(shù)等條件下的性能驗(yàn)證。

可見，地外天體著陸與起飛綜合模擬試驗(yàn)技術(shù)主要包括月球、火星、小天體等地外天體的低重力或微重力條件模擬試驗(yàn)技術(shù)，地外天體表面物理力學(xué)特性、電磁波反散射特性的模擬試驗(yàn)技術(shù)，以及模擬火星稀薄大氣條件的高空開傘試驗(yàn)技術(shù)等內(nèi)容；此外，還涉及試驗(yàn)指揮與測量、試驗(yàn)保障等相關(guān)技術(shù)。

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