载荷创意设计征集活动说明手册

载荷创意设计征集活动说明手册载荷创意设计征集活动说明手册 一、名词解释一、名词解释 1 1、航天器、航天器 航天器（spacecraft） 又称空间飞行器、太空飞行器。按照天体 力学的规律在太空运行，执行探索、开发、利用太空和天体等特定任 务的各类飞行器。 航天器为了完成航天任务，必须与航天运载器、航天器发射场和 回收设施、航天测控和数据采集网与用户台站（网）等互相配合，协 调工作，共同组成航天系统。航天器是执行航天任务的主体，是航天 系统的主要组成部分。 2 2、航天探测器、航天探测器 航天探测器（space probe）又称空间探测器，对月球和月球以 远的天体和空间进行探测的无人航天器， 空间探测的主要工具。可以 是人造卫星飞进月球或行星进行近距离观测， 也可以如我国的嫦娥三 号、四号探测器一样，着陆进行实地考察，甚至如未来的嫦娥五号一 样采集样品进行研究分析并返回。 例如嫦娥三号探测器（英文Change 3）是中华人民共和国 探月工程二期中的一个探测器， 是中国第一个月球软着陆的无人登月 探测器。嫦娥三号探测器由月球软着陆探测器（简称着陆器）和月面 巡视探测器（简称巡视器，又称玉兔号月球车，英文Yutu）组成。 1 而嫦娥四号探测器原是嫦娥三号的备份， 结构基本一致，在三号成功 后进行了改进。 3 3、有效载荷、有效载荷 卫星的有效载荷 （Payload） 就是直接执行特定卫星任务的仪器、 设备或分系统。 对于以科学探测为任务的卫星或探测器平台， 有效载荷是指星上 或器上用于科学探测的设备、仪器或分系统。 4 4、轨道、轨道 卫星飞行的水平速度叫第一宇宙速度， 即环绕速度。卫星只要 获得这一水平方向的速度后， 不需要再加动力就可以环绕中心天体飞 行。这时卫星的飞行轨迹叫卫星轨道。 人造地球卫星轨道从卫星起飞到卫星在轨道上运行工作， 一直 到卫星的寿命结束，卫星质心的运行轨迹，我们称之为人造地球卫星 轨道。很明显，人造地球卫星轨道分为如下三个部分 a、发射轨道卫星从起飞到入轨，卫星质心的运动轨迹。我们 称之为发射轨道。 b、入轨点卫星进入运行轨道称为入轨，进入运行轨道的初始 点，我们称之为入轨点。 c、运行轨道卫星入轨后开始运行工作，一直到工作寿命结束， 卫星质心的运动轨迹我们称之为运行轨道。 地月转移轨道从月球探测器通过不断加速、脱离地球引力、飞 向月球开始，到被月球引力捕获、近月制动为止的轨道段。 2 环月轨道顾名思义， “环”为环绕， “月”为月球，意为航天器环绕 月球飞行的轨道。 5 5、拉格朗日点、拉格朗日点 指受两大物体引力作用下，能够使小物体稳定的点。一个小物体 在两个大物体的引力作用下在空间中的一点， 在该点处，小物体相对 于两大物体基本保持静止。这些点的存在由法国数学家拉格朗日于 1772 年推导证明的。1906 年首次发现运动于木星轨道上的小行星 （见特洛伊群小行星）在木星和太阳的作用下处于拉格朗日点上。 在 每个由两大天体构成的系统中， 按推论有 5 个拉格朗日点， 但只有两 个是稳定的，即小物体在该点处即使受外界引力的摄扰， 仍然有保持 在原来位置处的倾向。 由于嫦娥四号探测器计划将选在月球背面着陆， 探测器需要通过 一颗中继卫星才能与地面通讯。按计划，中继星将在地月 L2 点附近 执行中继任务。同时，中继星上也可以搭载用于执行科学探测任务的 有效载荷。 5 5、月球背面、月球背面 月球因其自转周期与绕地球公转周期相同， 所以始终有一侧面对 3 地球，一侧背对地球即称为月球背面Far side。 人类之前的有人和无人月表着陆探测都是在月球正面开展， 目前 还没有月球背面着陆探测。 二、月表环境简介二、月表环境简介 1 1、引力、引力 在之前的探索任务中， 科学家测量到月球重力大约只有地球的六 分之一。2012 年 3 月到 5 月，美国宇航局曾有研究，根据特定的探 测信息，绘制月球表面更详细的重力场构想图。 2 2、温度、温度 由于月球上没有大气， 再加上月面物质的热容量和导热率又很低 因而月球表面昼夜的温差很大。 白天，在阳光垂直照射的地方温度高 达 120 摄氏度；夜晚，温度可降低到零下 180 摄氏度。 3 3、真空、真空 据美国阿波罗 12、14、15 号飞船搭载的设备在月表直接测量结 果，月球表面为超高真空环境，白天的真空度约为 10-8Pa，夜晚达到 10-10Pa。 4 4、辐射、辐射 辐射环境可以导致航天器材料或器件性能下降或功能故障， 也可 导致生物组织机能损伤，是人类航天面临的主要威胁之一。探测、掌 握即将进入空间的辐射环境是免受辐射灾害的关键环节。 由于月球没有内禀磁场，也没有稠密的大气层，银河系的宇宙线 和太阳高能粒子可以直接轰击到月球表面， 甚至深入月球岩石层，从 4 而产生复杂的次级辐射粒子、 溅射和反射粒子，这使得月球附近带电 粒子辐射环境较行星际宇宙线环境背景更佳恶劣。 同时， 月球除 80 的时间暴露于太阳风中外，其它时间则位于地球磁层磁尾处， 处于地 球磁场保护下，更增加了月球附近空间辐射环境的复杂性。 5 5、磁场、磁场 月球磁场的性质可以为月球内部构造研究提供重要的依据， 因而 备受月球科学家们的关注。月球现在没有全球性的偶极磁场。然而， 在采集回来的月球岩石样品中却发现月岩具有天然的剩余磁化组分， 表明月球在历史上可能曾经有过一个全球性的磁场。 根据美国阿波罗 12、14、15、16 号等飞船携带的探测仪器测量 情况看，月球的局地磁场和区域磁场的强度存在显著变化， 现场测量 值从几 nT 至几百 nT 不等。 6 6、地月距离、地月距离 月球离地球近地点距离为 35.7 万 千米； 距离地球最远的远地点 距离为 40.6 万千米。地球到月球的平均距离是 384,400 千米，目前 研究发现，月球将会越来越远离地球，每年大约远离3.8 厘米左右。 7 7、月球昼夜周期、月球昼夜周期 月球的自转周期为 27.3 个地球日， 即一个月昼或月夜约 14 个地 球日的时间。 三、创意设计目标与需要考虑的要素三、创意设计目标与需要考虑的要素 1 1、具有一定的技术创新性、具有一定的技术创新性 我们希望您所提出的设备或探测任务在技术上具有一定的创新 5 性，即在目前所具有的资源和条件下，通过与以往不同的巧思，对现 有的技术或产品优化、组合，并经过改进或创造，获得更佳或更新的 效果。 由于航天工程研制是复杂的系统工程， 设备的研制不太可能通过 “异想天开”或“零基础”的“创造”产生， 我们希望所提出的载荷建议具有 创新性的同时也具有可行性，即在利用现有的组织、流程、模式、经 验、资源等等条件的基础上，经过科学合理的改进和创新，按要求实 现设备的研制。 2 2、具有一定的科普价值与意义、具有一定的科普价值与意义 所建议的科学探测任务应具有一定的科学普及价值， 即能够有助 于以浅显的、让公众易于理解、接受和参与的方式，很好地向普通大 众介绍自然科学和社会科学知识、 推广科学技术的应用、 倡导科学方 法、传播科学思想、弘扬科学精神。 3 3、具有工程可实现性、具有工程可实现性 为了抓住目前探月工程特定的机遇，