什么是深空探测器

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1、什么是深空探测器深空探测示意图对月球和月球以外的天体和空间进行探测的无人航天器称为“深空探测器”，又称“空间探测器”，包括月球探测器、行星和行星际探测器、太阳探测器等。探测的主要目的是了解太阳系的起源、演变和现状；通过对太阳系内的各主要行星的比较研究，进一步认识地球环境的形成和演变；了解太阳系的变化历史；探索生命的起源和演变。空间探测器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样探测，开创了人类探索太阳系内天体的新阶段。探测器离开地球时必须获得足够大的速度才能克服或摆脱地球引力，实现深空飞行。探测器沿着与地球轨道和目标行星轨道都相切的日心椭圆轨道运行，就可能与目标行星相遇，

2、或者增大速度以改变飞行轨道，可以缩短飞抵目标行星的时间。例如，美国“旅行者2号探测器”的速度比双切轨道所要求的大0.2千米/秒，到达木星的时间就缩短了将近四分之一。深空探测器除自身的结构、服务等分系统，也有为完成任务而装备的有效载荷。深空探测器与人造卫星同属于无人航天器，在技术上有许多相同的地方，但也有其自身的特点和要求。在能源方面，由于它远离太阳，很难再依靠太阳能保证有效载荷正常工作，因此多采用核能产生电能。在通信方面，由于离地球距离更远，要求通信系统的可靠性更高。在控制和导航方面，深空探测器飞离地球几十万到几亿千米，速度大小和方向稍有误差，到达目标行星时就会出现很

3、大偏差。因此就需要更加先进可靠的精确控制和导航系统。有的探测器还具有自主姿态控制能力。美国国家航空航天局深空网目前，深空网（DSN）由位于美国加州戈尔德斯顿、澳大利亚堪培拉、西班牙马德里的三个深空通信设施（DSCC），位于加利福尼亚州帕萨迪那的控制中心，以及位于加州帕萨迪那附近和弗罗里达肯尼迪角的测试设施组成。深空通信设施与帕萨迪那控制中心每周7天、每天24小时连续工作。可对深空航天器提供近连续的覆盖。三处设施中的每一处都具有1个70m天线、数个34m天线、1个26m天线、1个11m天线。34m、70m天线用于支持深空任务，小一些的天线则用于地球轨道任务。控制中心远程

4、控制34m和70m天线，产生并发送航天器指令，接收并处理航天器遥测。　　与其它地基网相比，深空网有如下主要特点：　　——分布式运行控制：例如航天器运行控制，科学运行控制，数据获取等等；　　——每一个任务都是特殊的，需要特殊适应；　　——国际任务和跟踪资源之间的互操作；　　——信噪比约束下的测控，很长的双向光行时；　　——特殊的跟踪和导航技术，不能应用GPS；　　——多任务工具和服务的集成。　　面临未来深空任务挑战，下一代的深空网建设将分成两大部分：一是建设深空主干网，包括现有深空网全面升级至Ka频段，布设数百个天线组阵的天线阵，开展光通信技术研究，开发高效率深空通信设

5、备和建设月球、火星卫星通信网络等；另一方面是建设与这个主干网相配套的工具和技术，包括提供多任务运行控制的操作系统、软件和标准，创新的任务操作概念和更高级的深空任务设计、导航技术和用户工具等。通过二者的结合，最终建设一个行星际的网络。具体的时间表是，第一步在2010年实现大于40Mbps的高速数据传输，开展光通信演示验证；第二步是通过天线阵，支持2018年的美国重返月球计划；更长远的规划是应用光通信技术，实现2020年行星自动探测器1000Mbps的高速数据传输，并在增强光通信性能后支持2030年载人火星探测计划。　　一、NASA深空网现状　　NASA深空网（DeepS

6、paceNetwork，DSN）由位于美国加州戈尔德斯敦、澳大利亚堪培拉、西班牙马德里的3个地面终端设施组成，相互之间经度相隔约120°，这样可以为深空探测器跟踪测量提供连续观测和适当的重叠弧段。每个地面终端设施最少包含4个深空站，并且每个深空站都配有高灵敏度的接收系统和大口径的抛物面天线，具体包括：l　1个直径为34m的高效率（HighEfficiency，HEF）天线l　1个直径为34m的波束波导（BeamWaveguide，BWG）天线（戈尔德斯敦有3个）l　1个由4个12m天线组成的天线阵l　1个直径为70m的天线　　从2005年以来，深空网最主要的变化在于2

7、6m天线子网的退役和每个深空站12m天线阵安装的开始。从2005年到2030年，根据深空任务中下行数据传输要求，传输速率和链路困难，预计增长到106量级。为了满足这种快速增长需求，必须采用一系列测量方法和新的技术手段。　　深空网现在的体系结构，使用大口径天线已不能有效满足NASA未来任务设置（灵敏度和导航），而且维护和运行过于昂贵。一种新的方法，就是使用可靠的、性价比较高、规模可变的小口径天线组成的天线阵来满足增长的需要。通过商业研究得出结论：在合理消费前提下，12m天线是商业化可用的；万一天线或接收机未接收到信号，操作时可以提供满意的衰减；还可以满