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1.□.3引力环境5 1.□.4地形地貌5 1.□.5辐照环境6 1.□.6尘暴环境6 1.3火星探测的科学成果6 1.4火星探测的工程成果7 1.5行星保护7 第□章火星着陆巡视探测历程9 □.1火星探测的目的及意义9 □.□火星探测任务分析10 □.3火星探测器技术参数对比1□ □.4历次火星探测的科学目标及发现14 □.4.1海盗1号和海盗□号15 □.4.□火星探路者和索杰纳号15 □.4.3勇气号与机遇号16 □.4.4凤凰号着陆器18 □.4.5洞察号着陆器□0 □.4.6其他火星探测任务□1 □.5历次着陆点及其分布图□□ □.5.1着陆区域选择□□ □.5.□着陆区域特点□4 第3章好奇号的任务与成果□9 3.1好奇号任务□9 3.□科学目标论述□9 3.□.1美国火星探测战略科学目标□9 3.□.□好奇号的科学目标30 3.3好奇号取得的成果30 3.3.1科学成果30 3.3.□工程成果48 3.4好奇号日志51 3.4.1古代火星具有适宜微生物生存的环境条件51 3.4.□研究古代火星宜居性以及火星环境演化51 3.4.3研究火星地质变化的历史5□ 3.5好奇号预期目标对比54 第4章好奇号总体技术方案55 4.1好奇号任务过程55 4.1.1发射阶段56 4.1.□星际巡航与火星接近阶段57 4.1.3EDL阶段58 4.1.4首次行走6□ 4.1.5火星表面巡视探测过程63 4.□系统组成及功能63 4.□.1总体构型与布局63 4.□.□移动分系统69 4.□.3结构与机构分系统69 4.□.4自主导航分系统70 4.□.5综合电子分系统70 4.□.6电源分系统70 4.□.7热控分系统70 4.□.8测控数传分系统71 4.□.9有效载荷分系统71 4.3好奇号的行星保护71 4.4总体技术指标7□ 4.5工作模式75 4.5.1控制模式75 4.5.□通信模式76 第5章有效载荷分系统78 5.1有效载荷与科学目标的关系78 5.□有效载荷组成及功能78 5.3有效载荷布局80 5.4桅杆相机81 5.4.1设计目标81 5.4.□技术参数8□ 5.4.3设备组成及功能8□ 5.4.4关键部件解析85 5.5辐射评估探测仪85 5.5.1设计目标86 5.5.□技术参数86 5.5.3设备组成及功能86 5.5.4关键部件解析86 5.6化学分析相机88 5.6.1设计目标88 5.6.□技术参数89 5.6.3设备组成及功能89 5.6.4关键部件解析90 5.7环境监测站91 5.7.1设计目标91 5.7.□技术参数9□ 5.7.3设备组成9□ 5.7.4关键部件解析93 5.8中子动态反照率探测器95 5.8.1设计目标95 5.8.□技术参数95 5.8.3设备组成及功能96 5.8.4关键部件解析97 5.9下降成像仪99 5.9.1设计目标100 5.9.□技术参数100 5.9.3设备组成及功能100 5.9.4关键部件解析100 5.10样本分析仪101 5.10.1设计目标101 5.10.□技术参数101 5.10.3设备组成及功能103 5.10.4关键部件解析103 5.11化学与矿物学分析仪106 5.11.1设计目标106 5.11.□技术参数106 5.11.3设备组成及功能107 5.11.4关键部件解析110 5.1□手持透镜成像仪113 5.1□.1设计目标113 5.1□.□技术参数114 5.1□.3设备组成及功能114 5.1□.4关键部件解析1□0 5.13α粒子X射线光谱仪1□□ 5.13.1设计目标1□□ 5.13.□技术参数1□□ 5.13.3设备组成及功能1□3 5.13.4关键部件解析1□7 5.14再入下降着陆仪1□8 5.14.1设计目标1□8 5.14.□技术参数1□8 5.14.3设备组成及功能1□9 5.14.4关键部件解析1□9 第6章移动分系统134 6.1功能与组成134 6.1.1摇臂转向架式悬架系统134 6.1.□连杆式差速机构136 6.1.3车轮140 6.1.4驱动机构14□ 6.□主要技术指标14□ 6.3关键技术解析143 6.3.1好奇号任务初期地面力学分析143 6.3.□滑动轴承研究145 第7章结构与机构分系统150 7.1功能与组成150 7.1.1结构子系统设计150 7.1.□样本获取、处理与传送子系统（SA/SPAH）设计155 7.1.3机械臂子系统设计168 7.1.4钻机子系统设计173 7.1.5火星岩石原位采样分析仪子系统18□ 7.1.6除尘工具188 7.□主要技术指标196 7.3关键技术解析197 7.3.1MSL小质量灰尘除尘技术197 7.3.□环境下的机电系统设计技术□0□ 第8章自主导航分系统□06 8.1功能与组成□06 8.1.1视觉导航子系统□07 8.1.□组合导航子系统□10 8.1.3路径规划子系统□11 8.□主要技术指标□11 8.□.1导航相机□11 8.□.□避障相机□1□ 8.3关键技术解析□13 8.3.1巡视器定位定姿技术□13 8.3.□视觉测程技术□15 8.3.3路径规划技术□□0 8.4未来行星车自主导航技术的发展□□3 8.4.1地形预测□□3 8.4.□航行速度□□3 8.4.3自主能力□□4 8.4.4岩心取样□□4 第9章综合电子分系统□□6 9.1功能与组成□□6 9.1.1综合电子分系统主要功能□□6 9.1.□综合电子分系统组成□□6 9.1.3硬件□□7 9.1.4软件□34 9.□主要技术指标□41 9.3关键技术解析□4□ 9.3.1分布式电机控制技术□4□ 9.3.□适用于低温环境的专用集成电路加工技术□45 □□0章电源分系统□47 10.1功能及组成□47 10.1.1功能□47 10.1.□组成□47 10.□主要技术指标□5□ 10.3关键技术□53 10.3.1高可靠多任务同位素热电发电机总体技术□53 10.3.□多任务同位素热电温差发电技术□56 10.3.3多任务同位素热电发电机热防护技术□58 10.3.4耐低温锂离子电池技术□61 □□1章热控分系统□64 11.1功能与组成□64 11.1.1功能□64 11.1.□系统组成□66 11.□主要技术指标□69 11.3关键技术解析□69 11.3.1EDL阶段气动热防护技术□69 11.3.□流体回路系统技术□78 11.3.3关键部件热设计概述□87 11.3.4热平衡试验□93 □□□章测控数传分系统□99 1□.1功能与组成□99 1□.1.1功能□99 1□.1.□系统组成□99 1□.□主要技术指标30□ 1□.□.1器地X频段指标30□ 1□.□.□器间UHF频段指标303 1□.3关键设备解析304 1□.3.1器地X频段关键部件304 1□.3.□器间UHF关键部件313 □□3章着陆与地面验证技术3□1 13.1巡视器着陆技术3□1 13.1.1着陆过程3□1 13.1.□着陆系统组成与功能分析3□8 13.1.3着陆技术分析及解决途径344 13.1.4好奇号着陆技术的创新性361 13.1.5小结365 ·ⅩⅦ· 13.□地面验证技术365 13.□.1利用ADAMS仿真进行空中吊车系统论证365 13.□.□MSL热真空安全性及有效性测试375 13.□.3MSL巡视器结构的离心试验验证与确认379 □□4章好奇号任务的前沿性分析387 14.1首次采用空中吊车着陆缓冲技术387 14.□续航能力强劲387 14.3设计行程远387 14.4样本采集能力强388 14.5任务更复杂388 14.6科学仪器多样化且能有机协作388 14.7结构特点灵活389 14.8软件系统功能强389 14.9自主热控系统390 □□5章好奇号任务的组织管理391 15.1研制流程391 15.□参研单位及任务分工39□ 15.□.1政府航天部门39□ 15.□.□研究机构393 15.□.3参与高校393 15.□.4国际合作机构394 15.□.5参与企业394 15.□.6MSL项目办人员名单395 15.□.7有效载荷研究人员名单395 15.3工作模式400 15.3.1MSL科学团队成员400 15.3.□MSL科学团队合作人员405 15.3.3增员与裁员405 15.3.4运行方针405 15.3.5活动信息406 15.3.6参与测试与训练406 15.3.7仪器向上传输信息的准备工作406 15.3.8用于工程技术的仪器设备406 ·ⅩⅧ· 15.4管理模式406 15.4.1NASA总部项目管理组织及其管理职能406 15.4.□全面质量管理（TQM）措施409 15.4.3经费管理411 15.4.4招标和外包程序411 15.4.5在国际航天交流中应遵循的原则41□ 15.5管理方法413 15.5.1利用过程的方法进行项目管理413 15.5.□利用标准化的方法进行项目管理415 15.5.3加强项目人力资本的开发与培训415 □□6章未来火星探测规划417 16.1美国火星发展规划417 16.1.1美国火星探测发展规划历程417 16.1.□美国火星发展战略规划418 16.1.3近期美国火星探测器4□0 16.□俄罗斯火星发展规划4□4 16.3ESA火星发展规划4□5 16.4中国火星发展规划4□5 16.5其他国家火星发展规划4□7 16.5.1印度4□7 16.5.□日本4□7 16.5.3阿联酋4□7 16.5.4韩国4□8 16.6典型载人火星探测案例4□8 16.6.1ESA 的“曙光计划”4□8 16.6.□NASA的DRA 5.0方案4□8 16.6.3SpaceX的火星□□计划430 □□7章总结与展望433 参考文献434 內容試閱： *主席提出，探索浩瀚的宇宙是全人类的共同梦想。探索的道路是充满创新与荆棘的路径，但人类仍勇往直前。1957年10月4日，世界上颗人造地球卫星斯普特尼克1号发射成功，开启了人类的航天时代；1961年尤里·加加林成为位进入太空的地球人，实现了人类进入太空的愿望；1969年阿姆斯特朗成功登上月球，以他个人的“一小步”，带动了人类航天技术发展的“一大步”；1970年4月24日，我国颗人造卫星东方红一号发射成功，开启了中国航天史的新纪元；2013年，嫦娥3号月球探测器成功发射，标志着我国成为世界上第三个具有月球软着陆能力的国家。人类对宇宙的探索越来越远，深空特别是火星更是成为各国争相探索的热点，美国、俄罗斯、欧盟等国家和地区均已积极开展了相关的火星探测活动，并取得了丰富的成果。我国也于2020年7月发射了“天问一号”探测器，开启了火星探索之旅。 美国好奇号火星车是迄今为止为成功的行星车之一，它使用了可拼接扩展的隔热设计、安全准确的着陆方式、灵活稳定的供电以及自主快速的通信等多项先进技术。好奇号是在火星表面着陆并成功运行至今的的火星探测器，它携带了10种有效载荷，先后发现了火星上存在水、有机物、微生物等的直接证据，初步探索了火星大气的演化，测定了火星的辐射环境，取得了多项重大发现。对好奇号火星巡视器进行全面和系统的专业解读，不仅可以为我国火星探测提供设计理念和技术基础方面的借鉴，而且可以为航天工程专业的教学提供教材。 本书从美国好奇号火星车的研制历程、主要任务、科学目标、各分系统及创新点与取得的成绩等方面，系统地描述了好奇号火星车的科学目标的具体实施情况，它概括了好奇号火星车的总体技术方案；对好奇号火星车的有效载荷分系统、移动分系统、结构与机构分系统、自主导航分系统、综合电子分系统、电源分系统、热控分系统、测控数传分系统等进行了重点的剖析；对好奇号火星车的着陆与地面验证技术进行了重点的阐释；全面总结了好奇号火星探测任务实施的经验；分析了NASA的项目管理体制及好奇号的研制经验，对我国航天工程具有较强的借鉴意义。 本书在全面解析好奇号火星车的同时，也系统地梳理了火星车研制的关键技术，展望了火星探测的发展前景、路径及技术需求，填补了我国在火星探测领域专业著作的空白，对我国未来的火星探测具有十分重要的引领和推动作用。

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