天問三號火星採樣返回任務計劃2028年發射,30年完成採樣,31年7月返回_風聞
剑啸易水寒-深知身在情长在,前尘不共彩云飞。2022-06-20 14:32
來源:微博@PhilLeafSpace



1)天問三號探測器系統由軌返組合體(軌道器+返回器)和着上組合體(巡航級+着陸器+上升器)兩大部分組成,前者由長征五號發射,後者由長三乙發射。


2)若在 2028 年發射,則有兩種發射方案:
①方案一為軌返和着上分別在 28 年 11 月和 12 月發射,29 年 8 月軌返抵達火星,經 6 個月氣動輔助變軌於 30 年 3 月完成圓軌;着上則於 29 年 9 月 EDL 着陸,同樣在次年 3 月完成採樣,而後發射上升器,與軌返交會捕獲,轉移樣品容器至返回器;環火運行 7 個月後,30 年 10 月火地入射,最終在 2031 年 7 月返回地球。該方案特點為着上組合體飛行時間短,但在火星秋分季節着陸,採樣期間為氣候惡劣的火星塵暴季節,着上將面臨較惡劣的工況條件。
②方案二的軌返組合體飛行方案和時間節點與方案一大體一致,僅抵達火星推遲 1 個月至 2028 年 9 月;着上組合體則計劃 2028 年 5 月發射,因為不是直接地火入射,故而地火轉移時間長達 26 個月,但如此一來,着上將在 30 年 7 月 EDL 着陸火星,此時是火星春分季節,採樣工況條件相對較好;採樣完成後的 30 年 9 月發射上升器,10 月與軌返交會捕獲,轉移樣品容器;最終也在 30 年 10 月火地入射,31 年 7 月返回地球。

3)着上組合體 EDL 方案為一次大氣制動捕獲(近火點約 50 km),這與目前 NASA 毅力號等火星探測器方案相同,但難度較天問一號更大。

4)由於火星採樣所面臨的火星地標環境不確定性較多,同時外部限制約束多,轉移確定性要求高,因此採用“表採+鑽採+移動採樣”的聯合採樣方案,以實現智能多點採樣。

5)火面起飛所需ΔV 4.5 km/s,上升器計劃採用兩級固體推進或兩級液體方案。

6)火星軌道交會對接必須完全由軌返組合體與上升器自主完成,將經歷火面上升+軌返地面定軌、捕獲與軌道確定、遠距離交會、近距離交會、樣品轉移 5 個飛行階段。