火星侦察轨道器的设备组成

作者&投稿:鄂哲 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
设计火星探测器从地球通往火星的轨道,小推力轨道是怎样的~

一种基于等高线图的初始发射机会搜索方法,该方法通过绘制探测器-火星距离的等高线图寻找满足任务约束的小推力转移轨道发射机会。

1、D 2、A

火星勘测轨道飞行器的主要电力来源为两片太阳能板,两片太阳能板能够独立进行上下左右的移动。每片太阳能板的大小为5.35×2.53米,而在太阳能板表面共9.5平方米的范围内包含了3744个光电电池。这些太阳能电池的转换效率非常高,约可将26%的太阳能量转换为电力,并且可以提供绝大多数仪器运作所需的32V电力。这两片太阳能板在火星约可提供2000瓦特的电力。
除了太阳能板之外,轨道器还使用了两个可充电式镍氢电池,当太阳能板无法面对太阳,或是火星将太阳光遮住时便会使用电池供给电力。每个电池约可提供50安培小时的电力,但轨道器无法使用全部的电力,因电池放电时连带的电压也会跟著降低,当电压低于20V时电脑便会停止工作,因此在设计上将只会使用约40%的电池电力。
燃料槽共可容纳1175升(1187公斤重)的联胺单推进燃料,而这些燃料的70%将会使用在进入火星轨道时。
轨道器上共有20个火箭推进器:
六个大型推进器,主要使用在进入火星轨道时。
六个中型推进器,主要提供航道校正与高度控制。
八个小型推进器,主要是一般作业时修正高度与航道用。
轨道器中亦包含四个动量轮,提供轨道器精准的高度控制,比如拍摄高分辨率影像时,某些震动将会模糊影像。 轨道器的主电脑为一133MHz的RAD750处理器,这颗处理器为强化辐射防护的PowerPC处理器,可以在太阳风肆虐的深太空中提供可靠的运算处理。探测资料则是存放在20GB的快闪存储器中,内存的量虽然似乎很充足,但是跟仪器所收集到的各项资料相比就不见得有多大了,比如说HiRISE的火星地表影像每张最高就可以达28Gb。
电脑的操作系统则是VxWorks,并另外加上许多的防护与监测协定。
导航系统将会在整个任务过程中提供位置、航道与高度的各项资讯。 16个太阳传感器(其中8个是备份)将会提供轨道器方向与太阳的相对位置资讯。
两个恒星追踪器将会提供轨道器完整的位置与高度资讯。恒星追踪器仅是两个普通的数码相机,自动拍摄已分类过的星空影像进行自动定位。 HiRISE(High Resolution Imaging Science Experiment,高分辨率成像科学设备)
CTX (Context Camera,背景摄影机)
MARCI (Mars Color Imager,火星彩色成像机) Gravity Field Investigation Package (重力场探测套件)
Atmospheric Structure Investigation Accelerometers (大气层结构探测加速仪) Electra UHF Communications and Navigation Package (Electra超高频通讯与导航套件)
Optical Navigation Camera (光学导航摄影机)
Ka-band Telecommunications Experiment Package (Ka频段通讯实验套件)
HiRISE(高分辨率成像科学设备)
HiRISE摄影机包含一台0.5米的反射式望远镜,这是深太空任务中使用过最大的望远镜。在300公里高度的轨道上,它的火星地表分辨率将可以达到0.3米。(Google Maps的分辨率约为1米,一般的卫星照片可达到0.1米)。这台摄影机将可撷取三个彩色频段的影像:蓝-绿(400至600nm)、红(550至850nm)与近红外线(800至1000nm)。 红频段的影像可以达到20264像素宽(在300公里的高空中约可撷取6公里宽的地表影像),蓝-绿与近红外线的频段则是4048像素宽。HiRISE上的电脑将根据轨道器的对地速度进行即时自动摄影,因此所照出来的影像在理论上是没有高度限制的;而在实务上影像大小的限制为HiRISE电脑上的内存容量(约有28Gb),因此红频段的最大影像约为20000 × 40000像素,蓝-绿与近红外线频段为4000 × 40000 像素。单一未压缩影像约会占用16.4Gb的储存空间。
为了寻找合适的登陆地点,HiRISE亦可产生成对的立体影像,让地形的分辨率准确率达到0.25米。
CTX (背景摄影机)
CTX摄影机将会提供灰阶影像(500至800nm),最高可拍摄40公里宽的影像,影像中每个像素的分辨率约为8米。CTX主要将与其他两个摄影装备配合,以提供观测地点的背景地图。
摄影机的光学装置包括了一台焦长350公厘的Maksutov望远镜以及一台5064像素宽的线性阵列CCD。摄影机上的内存将可容纳160公里长的影像。
MARCI
MARCI将以五个可见光频段与两个紫外线频段拍摄火星影像以组成火星全球影像,以帮助研究人员描绘火星每天、每季与每年气候的特征,并且为火星提供每天的天气预报。
CRISM (火星专用小型侦察影像频谱仪)
CRISM为一个红外线/可见光频谱仪,提供科学家关于火星矿藏的详细地图。CRISM在300公里的高空中分辨率约为18米,并且在450至4050nm的频段工作,分析频谱中的560频道。 MCS为一个九个频道的频谱仪,一个为可见光/近红外线,剩下八个为远红外线,这些频段可以用来观测气温、压力、水蒸气与沙尘等级。MCS将会观测火星地平面上的大气,并且将大气以五公里为一单位垂直分层,针对每一层的大气进行测量。
这些测量值将会组成火星的每日全球天气图,让科学家了解火星天气的基本变量:气温、压力、湿度与沙尘密度。
SHARAD (浅地层雷达)
SHARAD主要为探测火星极地冰冠的内部结构,并且收集火星地层下的冰、岩石甚或是地下水的结构。SHARAD将会在15至25MHz的高频无线电波工作,垂直分辨率将可达到7米,并且探测火星地表下一公里深的地层;水平分辨率为0.3公里,探测3公里宽的地表。SHARAD将会与Mars Express上的MARSIS雷达一起工作,因为MARSIS雷达的分辨率较低,但可深入地表下较深之处。这两个雷达均由意大利太空总署操作。




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