15323.環(huán)火衛(wèi)星軌道運動及火星重力場研究

1、@密級：中國科學(xué)院大學(xué)UniversityofChineseAcademyofSciences博士學(xué)位論文作者姓名：值盍剃指導(dǎo)教師：黃丞型班究雖主國型堂院上瀣云塞臺學(xué)位類別：翌堂簋學(xué)科專業(yè)：云佳測量皇云佳左堂培養(yǎng)單位：主國科堂院瀣云塞臺2014年5月摘要摘要火星探測目前是各主要航天大國的熱點之一。從上世紀(jì)60年代開始，美蘇兩國竟先開展了火星探測計劃，但是直到70年代才有第一顆人造天體進(jìn)入環(huán)火軌道。與此同時，對火星重力場的研究也相應(yīng)的展開

2、。進(jìn)入90年代后，對火星的探測沉寂了一段時間，直到20世紀(jì)的最后幾年才開始蓬勃發(fā)展。我國的第一顆火星探測衛(wèi)星“螢火一號(YH1)”始于2007年，原定于2009年發(fā)射升空。根據(jù)計劃YHI將隨著俄羅斯探測器飛往火星，然后在進(jìn)如環(huán)火軌道后與之分離。后因俄方技術(shù)原因發(fā)射推遲到2011年。YH—l的主要任務(wù)是對火星進(jìn)行成像探測和對火星空間環(huán)境進(jìn)行探測，對火星重力場的研究也是1『H—I任務(wù)中的四個科學(xué)目標(biāo)之一?？墒沁z憾的是在2011年11月由于俄

3、羅斯發(fā)射失敗而未能進(jìn)入奔火軌道。不過根據(jù)我國2006年公布的《航天白皮書》以及“十一五”規(guī)劃，深空探測將會作為我國近20年來航天事業(yè)發(fā)展的主要內(nèi)容。在成功實施月球探測的同時，適時開展火星探測將是未來我國深空探測的發(fā)展方向。在我國未來的火星探測計劃中火星重力場的研究仍可以作為一個有價值的科學(xué)目標(biāo)?；鹦侵亓龅难芯渴腔鹦强茖W(xué)研究的一個重要組成部分，為了保障火星探測任務(wù)的成功實施并順利完成特定的科學(xué)目標(biāo)，火星重力場在其中扮演著重要角色。當(dāng)火星

4、探測器進(jìn)入繞火星的軌道后，受到的最大攝動力為火星非球型引力攝動，為了成功實旅探測器變軌以達(dá)到預(yù)期的軌道構(gòu)型，或者為了火星著陸器順利登陸，都必須要精確了解火星重力場；此外，精確的火星重力場模型也是研究火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要手段，結(jié)合火星重力場和火星地形模型，可以用來研究火星對大的沖擊物的反應(yīng)、火星表面地質(zhì)過程和火星內(nèi)部動力學(xué)，這些研究是當(dāng)今行星科學(xué)研究的重要內(nèi)容?；鹦侵亓瞿Ｐ涂梢酝ㄟ^解算探測器的軌道數(shù)據(jù)而確定。在探測器環(huán)繞火星運行的過程中，

5、探測器的軌道會受到非球型重力場的影響而產(chǎn)生擾動，這一擾動可以通過分析探測器軌道根數(shù)的周期性變化而顯現(xiàn)。論文結(jié)合基本原理分析了火星重力場的基本特征。建立了環(huán)火探測器軌道運動模型，分析了影響火星探測器軌道運動的主要攝動因素，重點考察了火星重力場對火星探測器軌道運動的影響。利用實際的觀測數(shù)據(jù)，研究了火星重力場的恢復(fù)。最后，根據(jù)軌道力學(xué)的相關(guān)知識，利用分析解的方法分析了不同軌道構(gòu)型的火星探測器對火星重力場的敏感度。論文的主要內(nèi)容包括：1首先介紹