定 價(jià):88 元
叢書(shū)名:航天科技圖書(shū)出版基金資助出版圖書(shū)
- 作者:侯建文等
- 出版時(shí)間:2013/6/1
- ISBN:9787515904115
- 出 版 社:中國(guó)宇航出版社
- 中圖法分類:P185.3
- 頁(yè)碼:336
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:32開(kāi)
在太陽(yáng)系行星探測(cè)的歷史中,火星一直是備受關(guān)注的一顆類地行星。尋找火星過(guò)去和現(xiàn)有的生命,探索生命的起源始終是人類夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。
《火星探測(cè)征程》從火星探測(cè)工程的目的出發(fā),詳細(xì)論述了火星探測(cè)活動(dòng)的各個(gè)方面。除火星概貌、火星探測(cè)目標(biāo)和火星探測(cè)技術(shù)綜覽外,還詳盡地?cái)⑹隽巳祟惢鹦翘綔y(cè)的艱辛歷程,通過(guò)不懈努力取得的豐碩成果以及未來(lái)火星探測(cè)的前景。為了充分借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),本書(shū)詳細(xì)論述了50多年來(lái)人類火星探測(cè)活動(dòng)中出現(xiàn)的40多起典型故障案例,期望能夠?yàn)槲覈?guó)的火星探測(cè)工程起到一定的借鑒與啟示作用。
本書(shū)可為從事太陽(yáng)系行星科學(xué)理論研究的人員、空間探索領(lǐng)域的工程技術(shù)人員,以及對(duì)深空探測(cè)有興趣的科學(xué)愛(ài)好者提供有價(jià)值的參考。
火星是地球的近鄰,并且是和地球最為相似的行星,因此自古以來(lái)就一直受到人類的密切關(guān)注;鹦堑男纬赡甏偷厍蛳嘟;軌道面與地球公轉(zhuǎn)軌道面接近于共面;它的自轉(zhuǎn)方向和地球相同;自轉(zhuǎn)周期和地球非常接近;其赤道平面與公轉(zhuǎn)軌道面之間也有一個(gè)和地球極其相似的傾角,因此它也存在著和地球類似的四季變化;火星的直徑只有地球的約1/2,四周也有大氣層包圍著,只是比地球大氣層稀薄得多。
人類對(duì)于火星的觀測(cè)始于1608年,即在天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)明之后不久。借助望遠(yuǎn)鏡,可觀測(cè)到分辨率為100~200 km的火星表面特征。觀測(cè)發(fā)現(xiàn),火星表面有模糊的暗亮斑紋。此外,一個(gè)非常有趣的現(xiàn)象是火星兩極還有白色的極冠現(xiàn)象,隨著季節(jié)的變化,極冠面積會(huì)增大或縮小,就像地球上南北兩極的積雪和冰山一樣。1877年夏,意大利布雷拉天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)夏帕雷里發(fā)現(xiàn)火星表面有一些狹窄的暗線,還有一些較大面積的暗區(qū),很像是一些海峽連通著寬闊的海洋。于是他把這些暗線叫作Canali,在意大利語(yǔ)中的意思是“溝渠,水道”。但是這個(gè)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)新聞媒體宣傳后,就變成了火星上有運(yùn)河,因?yàn)橛⑽腃anal的意思是人工挖掘的運(yùn)河。于是火星上有運(yùn)河的消息很快便轟動(dòng)了全球。后來(lái)人們用更大的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè),發(fā)現(xiàn)所謂的“火星運(yùn)河”是由許多孤立的形狀不規(guī)則的暗斑所組成,而不是運(yùn)河。雖然火星被證實(shí)不存在運(yùn)河,可是這并沒(méi)有徹底改變?nèi)藗儗?duì)火星上有生命存在的看法。
進(jìn)入航天時(shí)代以來(lái),火星很快就成為人類探測(cè)太陽(yáng)系行星的重點(diǎn)。世界各國(guó)發(fā)射的火星探測(cè)器已越來(lái)越先進(jìn),探測(cè)的成功率和探測(cè)精度也不斷提高,火星探測(cè)事業(yè)取得的重大成就使它的面貌逐漸為人們所熟悉。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天,對(duì)太陽(yáng)系的起源與演化、地球的起源與演化、生命的起源與演化等自然科學(xué)基本問(wèn)題的研究逐步深入,作為這些研究工作有力的旁證,火星探測(cè)的特殊地位已愈來(lái)愈被人們所確認(rèn)。20世紀(jì)90年代以來(lái),以美國(guó)為代表的航天大國(guó)掀起了火星探測(cè)活動(dòng)的第二個(gè)高潮。
空間時(shí)代的來(lái)臨,揭開(kāi)了這顆紅色星球的神秘面紗,書(shū)寫(xiě)了人類探測(cè)火星的新篇章。截至2012年底,人類共進(jìn)行了41次火星探測(cè)任務(wù),其中蘇聯(lián)/俄羅斯20次,美國(guó)19次,歐洲和日本各1次。
早期的火星探測(cè)任務(wù)數(shù)量很多,但技術(shù)上不夠成熟。從1960年到1964年短短5年中,美國(guó)和蘇聯(lián)共發(fā)射了8顆火星探測(cè)器,前6次任務(wù)均以失敗告終。第7顆火星探測(cè)器——美國(guó)的水手4,是第一顆成功的火星探測(cè)器。在飛越火星的過(guò)程中,它成功地發(fā)回了21張照片,首次向人類展示了與月球類似的荒蕪的火星表面。1971年,蘇聯(lián)的火星3在火星表面著陸,成為首個(gè)成功著陸火星的著陸器。1975年美國(guó)發(fā)射的兩顆火星探測(cè)器海盜1和海盜2在技術(shù)上已有較大進(jìn)步,提供了大量關(guān)于火星的數(shù)據(jù),使人類對(duì)于火星的了解大大超過(guò)100多年前的望遠(yuǎn)鏡時(shí)代。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后,美國(guó)共發(fā)射了11顆火星探測(cè)器,其中火星觀測(cè)者、火星氣候軌道器和火星極地著陸器失敗,但其他8顆探測(cè)器均獲成功,包括火星探路者、火星全球勘測(cè)者、奧德賽、勇氣號(hào)、機(jī)遇號(hào)、鳳凰號(hào)、火星勘測(cè)軌道器、好奇號(hào)。這些探測(cè)器中既有著陸器也有火星車,它們無(wú)論是在尺寸大小還是復(fù)雜性都較之前的任務(wù)有重大飛躍。2003年歐空局成功發(fā)射的火星快車軌道器,和美國(guó)探測(cè)器進(jìn)行了密切的配合,也代表了當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)水平。但在這20年間俄羅斯進(jìn)行的兩次火星探測(cè)均以失敗告終。
與此同時(shí),火星探測(cè)的空間合作也取得了重要進(jìn)展。1993年在德國(guó)威斯巴登成立了“火星國(guó)際探測(cè)工作組”(IMEWG),約有10個(gè)空間機(jī)構(gòu)和組織加入這項(xiàng)合作計(jì)劃。工作組每隔兩年在各成員國(guó)召開(kāi)一次會(huì)議,在火星探測(cè)戰(zhàn)略計(jì)劃和任務(wù)部署方面取得了顯著的成效。世界上主要的火星探測(cè)機(jī)構(gòu)聯(lián)合成立了火星表面地質(zhì)觀測(cè)網(wǎng)。進(jìn)入21世紀(jì)后,人類對(duì)火星的探測(cè)將繼往開(kāi)來(lái),國(guó)際合作更加深入,這將為人類探索宇宙的奧秘,尋找生命的起源,開(kāi)發(fā)、利用太空作出卓越的貢獻(xiàn)。
我國(guó)航天事業(yè)的成就舉世矚目,但行星探測(cè)活動(dòng)剛剛開(kāi)始,與美、俄、歐相比存在著較大差距,行星探測(cè)成為我國(guó)航天事業(yè)中亟待開(kāi)發(fā)的處女地。2007年,在中俄兩國(guó)國(guó)家元首的見(jiàn)證下,兩國(guó)國(guó)家航天局正式簽署了關(guān)于聯(lián)合探測(cè)火星和火衛(wèi)一的協(xié)議。這是我國(guó)繼月球探測(cè)后在深空探測(cè)領(lǐng)域邁出的嶄新一步,其科學(xué)意義和工程意義均十分重大。雖然這次發(fā)射由于俄方計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障而失敗,但中方的螢火一號(hào)火星軌道器研制工作本身是十分成功的,所進(jìn)行的一系列試驗(yàn)已表明了它的優(yōu)異性能。在研制過(guò)程中取得了極其寶貴的經(jīng)驗(yàn),攻克了大量關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,為未來(lái)的火星探測(cè)任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。
為了積極配合我國(guó)未來(lái)火星探測(cè)任務(wù)的研制,我們編寫(xiě)了《火星探測(cè)征程》。
全書(shū)共分8章,第1章為火星概貌,介紹了火星的物理、氣候和地質(zhì)地貌特征;第2章敘述了火星探測(cè)對(duì)生命起源研究的重要意義和火星探測(cè)的5個(gè)發(fā)展階段;第3章是火星探測(cè)技術(shù)縱覽,扼要地討論了火星探測(cè)軌道與發(fā)射窗口、進(jìn)入下降和著陸、主要技術(shù)難題,以及載人火星探測(cè)問(wèn)題;第4章~第8章是本書(shū)的重點(diǎn),其中第4章介紹美、蘇兩國(guó)早期的火星探測(cè)歷程;第5章逐項(xiàng)詳細(xì)介紹了20世紀(jì)90年代以來(lái)各國(guó)的火星探測(cè)任務(wù);第6章討論了50多年來(lái)火星探測(cè)的豐碩成果,包括科學(xué)探測(cè)成果和工程技術(shù)成果;第7章系統(tǒng)分析了歷年來(lái)火星探測(cè)中出現(xiàn)的重大故障和從中取得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn);第8章討論了火星探測(cè)的前景,包括未來(lái)十年的火星探測(cè)計(jì)劃和載人火星探測(cè)構(gòu)想;最后還附有世界各國(guó)火星探測(cè)活動(dòng)編年表和火星探測(cè)故障表。希望本書(shū)能夠?yàn)槲覈?guó)火星探測(cè)任務(wù)提供有力的借鑒和佐證,促進(jìn)探測(cè)任務(wù)的圓滿完成;并且能夠?qū)ξ覈?guó)未來(lái)的火星探測(cè)發(fā)展戰(zhàn)略的制定、火星探測(cè)技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮很好的支撐作用。
本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中,方寶東、褚英志、趙晨、袁勇、華春、徐劼等提供了大量有價(jià)值的原始資料;此外還得到國(guó)防科工局系統(tǒng)一司的大力支持和全程指導(dǎo),在此特表衷心感謝。
第1章 火星概貌
1.1 火星的物理特性
1.1.1 火星的運(yùn)動(dòng)特征
1.1.2 火星的物理性質(zhì)
1.1.3 火衛(wèi)一和火衛(wèi)二
1.2 火星大氣和氣候
1.2.1 大氣成分和大氣化學(xué)
1.2.2 大氣結(jié)構(gòu)
1.2.3 云、霧、霜
1.2.4 大氣環(huán)流和塵暴
1.2.5 極冠與水
1.2.6 火星的氣候變遷
1.3 火星地質(zhì)地貌
1.3.1 火星地貌
1.3.2 火星地質(zhì)
第2章 探火目的和各個(gè)探火階段
2.1 火星探測(cè)最重要的使命是研究生命起源
2.1.1 尋找生物出現(xiàn)前化學(xué)現(xiàn)象的證據(jù)
2.1.2 尋找過(guò)去的生命
2.1.3 尋找現(xiàn)有的生命
2.2 各個(gè)探火階段
2.2.1 飛越和環(huán)繞勘測(cè)階段
2.2.2 機(jī)器人著陸器和火星車階段
2.2.3 生物實(shí)驗(yàn)室階段
2.2.4 采樣返回階段
2.2.5 載人探火階段
第3章 火星探測(cè)技術(shù)綜覽
3.1 探測(cè)軌道與發(fā)射窗口
3.1.1 復(fù)雜的軌道設(shè)計(jì)
3.1.2 有限的發(fā)射窗口
3.2 進(jìn)入、下降與著陸
3.2.1 進(jìn)入、下降和著陸的挑戰(zhàn)
3.2.2 氣動(dòng)外形減速
3.2.3 火星用降落傘
3.2.4 著陸緩沖系統(tǒng)
3.3 火星探測(cè)的主要技術(shù)難題
3.3.1 制導(dǎo)控制
3.3.2 測(cè)控通信
3.3.3 探測(cè)器智能自主技術(shù)
3.3.4 新型空間電源技術(shù)
3.4 載人火星探測(cè)
3.4.1 載人探火的基本問(wèn)題
3.4.2 星際飛行推進(jìn)系統(tǒng)
3.4.3 載人探火的特需技術(shù)
第4章 早期的火星探測(cè)(1960—1990年)
4.1 蘇聯(lián)火星號(hào)系列和福布斯系列
4.1.1 火星-1960A/1960B
4.1.2 火星-1962A/1962B
4.1.3 火星-1969A/1969B
4.1.4 火星-1
4.1.5 火星-2/3(Mars-2/3)
4.1.6 火星-4/5(Mars-4/5)
4.1.7 火星-6/7(Mars-6/7)
4.1.8 探測(cè)器-2(Zond-2)
4.1.9 探測(cè)器-3(Zond-3)
……