深空探測

·編者按·

深空探測

·編者按·

深空探測（Deep space exploration）是當(dāng)今世界高新科技中極具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之一，是眾多高新技術(shù)的高度綜合，也是體現(xiàn)一個(gè)國家綜合國力和創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志，對保障國家安全、促進(jìn)科技進(jìn)步、提升國家軟實(shí)力以及提升國際影響力具有重要的意義。深空探測是指脫離地球引力場，進(jìn)入太陽系空間和宇宙空間的探測。主要有兩方面的內(nèi)容：一是空間探測器對太陽系的各層次天體和太陽系空間進(jìn)行深入探測，二是地面與空間的天文觀測。2015年，國際上深空探測活動(dòng)方興未艾，主要航天國家在深空探索領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)力，成績斐然：7月14日，美國“新地平線”號(hào)探測器首次實(shí)現(xiàn)近距離飛越冥王星，成為行星際探索的里程碑；8月7日，歐洲空間局公布“菲萊”號(hào)發(fā)現(xiàn)彗星表面有化合物的科學(xué)成果；9月28日，NASA公布火星表面存在液態(tài)水活動(dòng)的強(qiáng)有力證據(jù)等。中國的深空探測活動(dòng)起步于月球探測，目前已圓滿實(shí)現(xiàn)了“繞”和“落”的目標(biāo)，掌握了環(huán)月與月表探測、月面軟著陸及月地再入返回等關(guān)鍵技術(shù)，具備了發(fā)射、測控、通信及回收等航天基礎(chǔ)設(shè)施與能力。2017年將實(shí)施三期“月面采樣返回”工程，2018年著陸器與月球車軟著陸月球背面，與地—月拉格朗日2點(diǎn)的軌道器聯(lián)合探測月球背面，2020年前完成工程預(yù)定目標(biāo)。2020年將開展軌道器與火星車聯(lián)合探測火星。

本專題得到了歐陽自遠(yuǎn)院士（中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所，中國科學(xué)院國家天文臺(tái)）的大力支持。

·熱點(diǎn)數(shù)據(jù)排行·

截至 2016年 2月 15日，中國知網(wǎng)（CNKI）和Web of Science（WOS）的數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，以“深空探測（deep space exploration）”“行星際探測（interplanetary exploration）”“行星（planet）”為詞條可以檢索到的期刊文獻(xiàn)分別為 967條與 3992條，本專題將相關(guān)數(shù)據(jù)按照：研究機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)、作者發(fā)文數(shù)、期刊發(fā)文數(shù)、被引用頻次進(jìn)行排行，結(jié)果如下。

研究機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量排名（CNKI）

研究機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量排名（WOS）

作者發(fā)文數(shù)量排名（CNKI）

作者發(fā)文數(shù)量排名（WOS）

期刊發(fā)文數(shù)量排名（CNKI）

期刊發(fā)文數(shù)量排名（WOS）

根據(jù)中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)報(bào)告，以“深空探測”“行星際探測”“行星”為詞條可以檢索到的高被引論文排行結(jié)果如下。

國內(nèi)數(shù)據(jù)庫高被引論文排行

根據(jù)Web of Science統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以“deep space exploration” “ interplanetary exploration” “planet”為詞條可以檢索到的高被引論文排行結(jié)果如下。

國外數(shù)據(jù)庫高被引論文排行

·經(jīng)典文獻(xiàn)推薦·

基于Web of Science檢索結(jié)果，利用Histcite軟件選取LCS（Local Citation Score，本地引用次數(shù)）TOP 30文獻(xiàn)作為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，得到本領(lǐng)域推薦的經(jīng)典文獻(xiàn)如下。

本領(lǐng)域經(jīng)典文獻(xiàn)

來源出版物: Science，2004，306（5702）: 1698-1703

The Spirit Rover’s Athena science investigation at Gusev Crater，Mars

Squyres，SW；Arvidson RE；Bell JF；et al.

Abstract: The Mars Exploration Rover Spirit and its Athena science payload have been used to investigate a landing site in Gusev crater. Gusev is hypothesized to be the site of a former lake，but no clear evidence for lacustrine sedimentation has been found to date. Instead，the dominant lithology is basalt，and the dominant geologic processes are impact events and eolian transport. Many rocks exhibit coatings and other characteristics that may be evidence for minor aqueous alteration. Any lacustrine sediments that may exist at this location within Gusev apparently have been buried by lavas that have undergone subsequent impact disruption.

來源出版物: Science，2004，305（5685）: 794-799

An integrated view of the chemistry and mineralogy of Martian soils

Yen，AS；Gellert R；Schroder C；et al.

Abstract: The mineralogical and elemental compositions of the Martian soil are indicators of chemical and physical weathering processes. Using data from the Mars Exploration Rovers，we show that bright dust deposits on opposite sides of the planet are part of a global unit and not dominated by the composition of local rocks. Dark soil deposits at both sites have similar basaltic mineralogies，and could reflect either a global component or the general similarity in the compositions of the rocks from which they were derived. Increased levels of bromine are consistent with mobilizetion of soluble salts by thin films of liquid water，but thepresence of olivine in analyzed soil samples indicates that the extent of aqueous alteration of soils has been limited. Nickel abundances are enhanced at the immediate surface and indicate that the upper few millimeters of soil could contain up to one per cent meteoritic material.

來源出版物: Nature，2005，436（7047）: 49-54

Two years at Meridiani Planum: Results from the opportunity rover

Squyres SW；Knoll AH；Arvidson RE；et al.

Abstract: The Mars Exploration Rover Opportunity has spent more than 2 years exploring Meridiani Planum，traveling similar to 8 kilometers and detecting features that reveal ancient environmental conditions. These include well-developed festoon（trough）cross-lamination formed in flowing liquid water，strata with smaller and more abundant hematite-rich concretions than those seen previously，possible relict “hopper crystals” that might reflect the formation of halite，thick weathering rinds on rock surfaces，resistant fracture fills，and networks of polygonal fractures likely caused by dehydration of sulfate salts. Chemical variations with depth show that the siliciclastic fraction of outcrop rock has undergone substantial chemical alteration from a precursor basaltic composition. Observations from microscopic to orbital scales indicate that ancient Meridian once had abundant acidic groundwater，arid and oxidizing surface conditions，and occasional liquid flow on the surface.

來源出版物: Science，2006，313（5792）: 1403-1407

Exploration of victoria crater by the mars rover opportunity

Squyres SW；Knoll AH；Arvidson RE；et al.

Abstract: The Mars rover Opportunity has explored Victoria crater，a similar to 750-meter eroded impact crater formed in sulfate-rich sedimentary rocks. Impact-related stratigraphy is preserved in the crater walls，and meteoritic debris is present near the crater rim. The size of hematiterich concretions decreases up-section，documenting variation in the intensity of groundwater processes. Layering in the crater walls preserves evidence of ancient wind-blown dunes. Compositional variations with depth mimic those similar to 6 kilometers to the north and demonstrate that water-induced alteration at Meridiani Planum was regional in scope.

來源出版物: Science，2009，324（5930）: 1058-1061

·推薦綜述·

深空探測的進(jìn)展與我國深空探測的發(fā)展戰(zhàn)略

歐陽自遠(yuǎn)1，2，李春來1，鄒永廖1，劉建忠1，徐琳1

1概述

深空探測是脫離地球引力場，進(jìn)入太陽系空間和宇宙空間的探測。本世紀(jì)的深空探測以太陽系空間為主（月球、火星、水星和金星、巨行星的衛(wèi)星、小行星和彗星），兼顧宇宙空間的觀測。

深空探測的總體目標(biāo)是：1）利用空間資源（能源、資源、環(huán)境）；2）擴(kuò)展生存空間；3）探索太陽系和宇宙（包括生命）的起源和演化；4）為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

深空探測是在衛(wèi)星應(yīng)用和載人航天取得重大成就的基礎(chǔ)上，向更廣闊的太陽系空間進(jìn)行的探索。深空探測的五個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域是：1）月球探測；2）火星探測；3）水星與金星的探測；4）巨行星及其衛(wèi)星的探測；5）小行星與彗星的探測。

2月球探測的趨勢及我國月球探測的發(fā)展戰(zhàn)略

月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，是距離地球最近的天體。它一直是人類觀察研究的對象，是人類開展深空探測的首選目標(biāo)，因?yàn)樵虑蚓哂锌晒┤祟愰_發(fā)和利用的各種獨(dú)特資源，也是人類向外層空間發(fā)展的理想基地和前哨站。

2.1月球探測的歷程

月球探測經(jīng)歷了天文觀測和探測兩個(gè)階段。

天文觀測階段：指 1959年第一次月球探測高潮以前的望遠(yuǎn)鏡和裸眼觀察階段。在這一階段，觀測的空間分辨率在10 km以上。月球探測階段：1959年至今。根據(jù)思路、目標(biāo)、技術(shù)和政治形勢的演變，又可劃分為三個(gè)時(shí)期：第一次探月高潮（1969—1976年）；寧靜期（1976—1994年）；重返月球（1994年—21世紀(jì)初的30年）。

2.2月球探測的趨勢與前景

21世紀(jì)月球探測的戰(zhàn)略目標(biāo)是建設(shè)月球基地，開發(fā)和利用月球的資源和能源與特殊環(huán)境，為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。在“克萊門汀”和“月球勘測者”之后，相繼出現(xiàn)了歐洲的SMART-1計(jì)劃、日本的“月球A”和“月神”計(jì)劃以及印度的月球探測計(jì)劃。它們均以月球資源探測為主要目標(biāo)，旨在為未來月球資源開發(fā)、利用打下基礎(chǔ)。各方的月球探測器多采用環(huán)月極軌衛(wèi)星探測，是新世紀(jì)開始時(shí)月球探測的共同趨勢。

未來月球探測的走向?qū)?cè)重于：1）月球能源資源的全球分布與利用方案研究；2）月球礦產(chǎn)資源的全球分布和利用方案研究；3）月球特殊空間環(huán)境資源（超高真空、無大氣活動(dòng)、無磁場、地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、弱重力、無污染）的開發(fā)利用；4）建立月球基地的優(yōu)選位置和建設(shè)方案與實(shí)施研究。

縱觀世界各國 21世紀(jì)月球探測計(jì)劃，與初期的月球探測相比較，重返月球、建立月球基地的目標(biāo)更明確，規(guī)模更宏大，參與國家更多。

月球不屬于任何國家，但誰先利用，誰先獲益。

2.3我國月球探測的發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃

月球探測是一個(gè)國家綜合國力和科學(xué)技術(shù)水平的全面體現(xiàn)，對提高中國在國際上的威望、增強(qiáng)民族凝聚力有重要的意義與作用。而月球探測必將帶動(dòng)和促進(jìn)一系列科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，月球上特有的礦產(chǎn)和能源，是對地球資源的重要補(bǔ)充。我國開展月球探測，參與月球能源與資源的開發(fā)利用活動(dòng)可為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。此外，開展月球探測工程，具有很強(qiáng)的科學(xué)性、探索性、開放性和全球性，國際合作的范圍也極其廣泛。因此，我國月球探測工程的實(shí)施，必將有利于在國際外空事務(wù)中維護(hù)我國的權(quán)益及推進(jìn)我國航天領(lǐng)域的國際合作。

1）我國月球探測發(fā)展戰(zhàn)略設(shè)想

我國的月球探測可以分為三個(gè)發(fā)展階段。

第一階段：發(fā)射環(huán)月探測器對有開發(fā)利用前景的月球能源與資源的分布與規(guī)律進(jìn)行全球性、整體性與綜合性的探測，并對月球表面的環(huán)境、地貌、地形、地質(zhì)構(gòu)造與物理場進(jìn)行探測。

第二階段：月面軟著陸探測與月面巡視勘察。試驗(yàn)月球軟著陸技術(shù)；研制和發(fā)射月面巡視車、自動(dòng)機(jī)器人，探測著陸區(qū)巖石的化學(xué)與礦物成份，測定著陸點(diǎn)的熱流、巖石剩磁，勘測月表的環(huán)境，進(jìn)行高分辨率攝影和月巖的現(xiàn)場探測或采樣分析，為月球基地的選址提供月面環(huán)境、地形、月巖的化學(xué)與物理性質(zhì)等數(shù)據(jù)。

第三階段：月面巡視勘察與采樣返回。發(fā)展新型月球巡視車，對著陸區(qū)進(jìn)行月面巡視勘察。發(fā)展小型采樣返回艙、月表鉆巖機(jī)、月表采樣器、機(jī)器人操作臂等。在月面巡視車分析取樣的基礎(chǔ)上，采集關(guān)鍵性樣品返回地面。同時(shí)，對著陸地區(qū)進(jìn)行考察，為下一步載人登月飛行、建立月球前哨站的選址提供數(shù)據(jù)，并深化對地月系統(tǒng)（尤其是月球）的起源與演化的認(rèn)識(shí)。

2）我國環(huán)月探測器（月球探測衛(wèi)星）的科學(xué)目標(biāo)

我國的月球探測應(yīng)該在較高的起點(diǎn)上開始，越過逼近和硬著陸的探測方式，直接進(jìn)入環(huán)月探測階段。中國的探測成果將為月球研究和資源調(diào)查提供大量有用的新資料。經(jīng)過反復(fù)論證，我國的月球探測衛(wèi)星可以完成以下科學(xué)目標(biāo)：獲取月球表面三維影像；分析月球表面14種有用元素含量和物質(zhì)類型分布特征；探測月壤厚度；探測地月空間環(huán)境。

3）我國軟著陸+月球車月面勘察的初步構(gòu)想

在完成月球探測衛(wèi)星的探測任務(wù)后，應(yīng)該進(jìn)入軟著陸（月球車月面勘察階段。在充分分析和研究國際上月球探測的歷史和我國的科技發(fā)展水平的基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為二期工程的科學(xué)目標(biāo)應(yīng)重點(diǎn)放在以下三個(gè)方面進(jìn)行：對月勘察（月球車）；對地觀測（天文望遠(yuǎn)鏡）；巡天觀測（天文望遠(yuǎn)鏡）。

其中月球車對月勘察的主要任務(wù)是：利用全景攝像和照相機(jī)進(jìn)行月表高分辨率攝影；月表環(huán)境探測（高能粒子、低能離子、溫度變化、月壤物理力學(xué)性質(zhì)）；月面物質(zhì)現(xiàn)場分析（用伽馬/X譜儀分析月巖和月壤成分以及用中子譜儀分析月壤中的3He）。

而對天觀測的科學(xué)目標(biāo)主要是利用安放在月球表面的天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行巡天觀測。觀測的主要目標(biāo)包括：行星（木星和土星等）及其衛(wèi)星；太陽系外行星；恒星演化（超新星、類星體、黑洞等）銀河系與河外星系。同樣地，對地觀測也是利用天文望遠(yuǎn)鏡對地球進(jìn)行監(jiān)測。觀測的主要內(nèi)容有：

（1）人類軍事、經(jīng)濟(jì)、工程的重大活動(dòng)；（2）全球變化（氣候變化——冰蓋的消融，海岸線變化，海洋與極地變化，環(huán)境變化——土地利用、植被覆蓋等（分辨率0.6 km））；

（2）自然和人類活動(dòng)產(chǎn)生的重大災(zāi)害的分布和評估；

（3）地球等離子體的宏觀動(dòng)力學(xué)環(huán)境和極光活動(dòng)。

3火星探測的進(jìn)展與我國火星探測的發(fā)展戰(zhàn)略

3.1火星探測的目的與意義

1）探尋火星是否存在或曾經(jīng)存在過生命；2）揭示太陽系各行星演化的、共性和特性；3）探測火星可能有開發(fā)前景的有用資源；4）帶動(dòng)高新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展；5）探討火星的改造與移民前景。

3.2火星探測的發(fā)展概況及已取得的成果

1）火星探測發(fā)展?fàn)顩r

火星是目前除地球之外研究程度最高的行星。

在1960年到1975年間，掀起了人類火星探測的第一個(gè)高潮。在此期間，前蘇聯(lián)于 1960—1964年發(fā)射了“火星探測器”系列，遺憾的是全部失??；在1962—1974年間執(zhí)行了“火星號(hào)”系列探測計(jì)劃，其中只有一個(gè)軌道觀測器返回了70張照片。而美國于1964—1970年發(fā)射了“水手號(hào)”系列，其中“水手”4號(hào)于1969年7月15日返回了22張火星近距離的照片；1964—1972年發(fā)射了“火星號(hào)”系列探測器和“宇宙號(hào)”系列，并于1975年實(shí)現(xiàn)了“海盜”1、2探測器在火星表面成功軟著陸的壯舉，其中“海盜”1號(hào)著陸于克里斯平原，一直工作到1982年才報(bào)廢，而“海盜”2號(hào)著陸在烏托匹亞平原，一直工作到1980年4月11日。

此后，美國和前蘇聯(lián)又陸續(xù)進(jìn)行了一系列火星探測，比如1988年前蘇聯(lián)發(fā)射了兩個(gè)“火衛(wèi)一”探測器，1996年發(fā)射了“火星 96”，但遺憾的是都未能返回科學(xué)數(shù)據(jù)。美國于 1992年發(fā)射“火星觀察者”探測器未能成功之后，經(jīng)過4年技術(shù)改進(jìn)后，相繼于1996年11 月6日和12月4日成功地發(fā)射了“火星全球勘測者”探測器和“火星探路者”探測器，其中“火星探路者”繼 1976年“海盜號(hào)”之后第一次著陸火星表面。美國在 1998年和 1999年所發(fā)射的“火星氣候軌道器”和“火星極地著陸器”探測器也遭受了失敗的命運(yùn)。經(jīng)過認(rèn)真的總結(jié)和研究，美國終于在 2001年又成功地發(fā)射了“火星奧德賽”探測器，預(yù)計(jì)其將工作3年。

在人類未來的火星探測計(jì)劃中，預(yù)計(jì) 2009年可返回火星樣品，2015年可實(shí)現(xiàn)載人登上火星。

從上面的敘述中可知，與月球探測相比，火星探測的成功率非常低，到目前為止僅有美國的“水手”5號(hào)、“海盜”1、2號(hào)、“火星全球勘測者”、“火星探路者”和“火星奧德賽”探測器以及前蘇聯(lián)的一艘火星軌道觀測器返回了科學(xué)數(shù)據(jù)。由此可見火星探測的風(fēng)險(xiǎn)更大，技術(shù)要求更高。

2）火星探測的成果

經(jīng)過40多年的不懈努力，人類在火星的天文學(xué)特征、火星大氣、火星地貌特征、火星表面的成分、火星的地球物理特征、火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)等諸多方面取得了豐碩的成果。

盡管到目前為止，在火星上還沒發(fā)現(xiàn)任何生命活動(dòng)痕跡與證據(jù)，但在火星表面存在大量的河網(wǎng)體系和類似水流侵蝕的痕跡，在南極發(fā)現(xiàn)的來自火星的巖石中存在可能是原始微生物化石的微細(xì)管狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)。這些研究結(jié)果使人們看到了尋找地外星體生命存在的曙光，激起了人類探測火星的熱情。

3.3國外未來火星探測與研究的計(jì)劃與科學(xué)目標(biāo)

火星探測是人類開展深空探測的關(guān)鍵性步驟，火星也將是 21世紀(jì)人類踏上的第一個(gè)行星，因此目前各個(gè)主要航天國家都已經(jīng)制定和實(shí)施了火星探測計(jì)劃。21世紀(jì)前 20年將出現(xiàn)人類探測火星的新高潮。未來火星探測將朝以下幾個(gè)方向發(fā)展：

1）未來火星探測器將從火星軌道衛(wèi)星探測進(jìn)展到一星多用，即軌道探測、登陸器探測、巡視車探測及探頭探測相結(jié)合；

2）1999年開始試點(diǎn)性開展4個(gè)火星表面臺(tái)站網(wǎng)的探測任務(wù)，2001年進(jìn)一步發(fā)展到8個(gè)火星表面臺(tái)站網(wǎng)；

3）2007年將開始為實(shí)施載人探測計(jì)劃進(jìn)行全面攻關(guān)，即先發(fā)射3艘全自動(dòng)飛船到達(dá)火星，形成具有核動(dòng)力供應(yīng)和火星資源利用能力的全自動(dòng)工作站后，于2009 年11月發(fā)射有6人乘坐的載人探測器前往火星工作500天，從而實(shí)現(xiàn)人類首次登上火星的愿望；

4）2008年開始實(shí)施火星樣品返回地球的探測計(jì)劃，人類可望在2011年第一次在地球上看到火星樣品。

而火星探測的科學(xué)目標(biāo)主要是：

1）進(jìn)一步探測近火星環(huán)境——火星磁層、電離層、磁場、重力場；

2）檢測火星大氣層的結(jié)構(gòu)與成分以及氣象和氣候特征及其變化特征，尋找過去氣候變化的證據(jù)，研究火星氣象與氣候的演化歷史及未來變化趨勢；

3）探測火星地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造及土壤與巖石的礦物與化學(xué)成分特征，特別是沉積巖的分布范圍和形成的相對年齡以及極地水冰與干冰（固態(tài)二氧化碳）的分布與變化特征，研究火星水體產(chǎn)生、演化與消失的過程；

4）火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探測及與地球的對比研究，探討類地行星的演化史；

5）在火星上建立觀察站和實(shí)驗(yàn)室，探測火星上可能存在的資源；

6）尋找火星生命存在的證據(jù)。

3.4我國火星探測的基本構(gòu)想

在實(shí)現(xiàn)月面軟著陸與月球車巡視探測的基礎(chǔ)上，開展我國火星探測第一期工程——環(huán)火星的衛(wèi)星探測和火星軟著陸與火星車巡視探測，取得火星基本資料并在關(guān)鍵地區(qū)軟著陸。主要的科學(xué)目標(biāo)為：1）在關(guān)鍵領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，如火星古海洋與水系的研究，并探討火星是否曾經(jīng)存在過生命。2）有效載荷的配置及火星環(huán)境適應(yīng)性的研究。

4水星與金星的探測

“水手號(hào)”與“金星號(hào)”的探測已獲得水星與金星的大氣層、表層特征、地質(zhì)構(gòu)造、空間環(huán)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大量資料。

美國預(yù)計(jì)在2004年1月發(fā)射水星探測器，2008年抵達(dá)水星，對大氣、表層和磁層進(jìn)行探測。2004年 12月將發(fā)射“冥王星—?jiǎng)P帕快車”探測器，2014年與冥王星及其衛(wèi)星相遇，探測大氣層并繪制朝太陽一面的地形圖。

今后對水星和金星將進(jìn)行零星的探測，開展比較行星學(xué)研究。因?yàn)樘綔y水星和金星的科學(xué)目標(biāo)有待研討與論證，科技與社會(huì)的需求不明確，當(dāng)前我國不宜進(jìn)行獨(dú)立的探測，應(yīng)參與國際合作研究。

5巨行星及其衛(wèi)星的探測

5.1木衛(wèi)一

證實(shí)表面有強(qiáng)烈的火山活動(dòng)，噴發(fā)出大量二氧化硫，有200多個(gè)撞擊坑（直徑大于20 km）。表面溫度60～120 K。

5.2“伽利略”對木星衛(wèi)星的探測

1）木衛(wèi)二

發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二表面覆蓋一層8～16 km厚的冰層，表面發(fā)育褐色網(wǎng)狀裂縫，長達(dá)1500 km，可能是冰層受潮汐擠壓形成的地形。冰層下為海洋，海水深50～80 km。

木衛(wèi)二具有行星磁場，證明冰層下為一層導(dǎo)電物質(zhì)，可能是含鹽的海水。褐色網(wǎng)狀裂縫，可能是有機(jī)物。木衛(wèi)二洋底發(fā)現(xiàn)火山，提供海洋熱能。水、有機(jī)物和熱能表明木衛(wèi)二有可能存在原始的生命活動(dòng)。

2003年11月，NASA計(jì)劃發(fā)射“木衛(wèi)二軌道飛行器”。它將在2007年抵達(dá)木衛(wèi)二后，穿越冰層下1 km，探測冰層下是否存在海洋。

2）木衛(wèi)三

木衛(wèi)三是木星最大的衛(wèi)星，表面發(fā)現(xiàn)有水或泥漿從表層裂縫中涌出，形成沖積平原，表明木衛(wèi)三有堅(jiān)硬的冰層覆蓋，冰層下可能存在咸水海洋。

5.3“卡西尼”土星探測器對土衛(wèi)六的探測

“卡西尼”探測器于1997年10月發(fā)射，2004年7月與土星相遇，探測土星光環(huán)、大氣、土星風(fēng)、磁場、宇宙線及17個(gè)衛(wèi)星，計(jì)劃拍攝照片50萬張。土衛(wèi)六的直徑為5120 km，大氣層厚2700 km，類似于原始地球。2004年末，“卡西尼”將“惠更斯”探測器投射到土衛(wèi)六表面，探測土衛(wèi)六表面是否存在生命活動(dòng)的信息。

5.4探測巨行星衛(wèi)星的目標(biāo)

選擇巨行星具有類似地球特征的衛(wèi)星，探測水體與生命活動(dòng)的信息。

限于我國綜合國力和航天科技的發(fā)展水平以及太陽系外行星和巨行星衛(wèi)星探測的科學(xué)目標(biāo)尚待進(jìn)一步明確，國家需求還沒有提上日程，目前應(yīng)以參與國際合作研究為主，介入國際太陽系外行星和巨行星衛(wèi)星的探測。

6小行星與彗星的探測

6.1近地小行星（愛神星）的探測

愛神星是 800個(gè)可能撞擊地球的近地小行星之一（近地點(diǎn)2250萬km）?！澳釥柼?hào)”（蘇梅克號(hào)）探測器于1996年2月17日發(fā)射，2000年2月14日成為愛神星的衛(wèi)星，進(jìn)入高度為35 km的軌道，探測愛神星的大小、形狀、體積、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、質(zhì)量、磁場、重力場、密度、表面成分、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、太陽風(fēng)和宇宙線，傳回照片16萬張。

2001年2月12日，它首次實(shí)現(xiàn)探測器在小行星上的著陸。

6.21989 ML小行星的探測

美日將合作發(fā)射“繆斯”C，其1 kg重的微型車將登陸1989 ML小行星表面，取樣后將返回地面。

6.3愛神星及其它小行星探測的意義

1）研究組成太陽系各天體的原始物質(zhì)，研究小行星起源及太陽系的起源與演化。

2）發(fā)現(xiàn)有可能為人類利用的資源與能源。3）尋找防止小行星撞擊地球的技術(shù)和方法。

6.4彗星的探測

1998年10月發(fā)射“深空”1號(hào)，2001年9月與博雷利彗星相遇，探測彗星形狀、大小、運(yùn)動(dòng)特征、表面形態(tài)與結(jié)構(gòu)、彗發(fā)與彗尾的成分。

2002年7月，NASA發(fā)射“彗核之旅”探測器，計(jì)劃于2003年11月與恩克彗星相遇，2006年6月與施瓦茲曼—瓦赫曼3彗星相遇。該探測器不幸失敗。

彗星探測的意義主要為研究太陽系原始物質(zhì)；彗星物理化學(xué)特性及彗星起源與演化；太陽系的起源與演化。

7小結(jié)

通過上面的論述可知，目前深空探測的目的是進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)太陽系各類天體，探討太陽系的起源與演化，而探測的重點(diǎn)為月球與火星。對巨行星的衛(wèi)星、小行星與彗星的探測側(cè)重水體與生命活動(dòng)信息，探討太陽系生命的起源與演化。我國深空探測近期應(yīng)以月球探測為主導(dǎo)，取得突破性進(jìn)展；籌備火星探測的預(yù)研究，選準(zhǔn)科學(xué)目標(biāo)；水星與金星、巨行星的衛(wèi)星和小行星與彗星的探測，不是深空探測的主潮流，可適當(dāng)參加國際合作，以期取得進(jìn)展?？傊?，21世紀(jì)是人類探測太陽系并使之為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展服務(wù)的新時(shí)代，中國應(yīng)該也可能對人類做出更大的貢獻(xiàn)。?

【作者單位：1. 中國科學(xué)院國家天文臺(tái)，中國科學(xué)院月球與深空探測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2. 中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所】

（摘自《中國航天》2002年12期）

太陽系探測的發(fā)展趨勢與科學(xué)問題分析

鄭永春1，歐陽自遠(yuǎn)1，2

0引言

太陽系是以太陽為中心的所有受到太陽引力約束的天體集合體，包括8顆行星、165顆已確認(rèn)的衛(wèi)星、5顆已辨認(rèn)的矮行星（dwarf planet）和數(shù)以億計(jì)的太陽系小天體。這些小天體包括小行星、柯伊伯帶（Kuiper belt）的天體、彗星和星際塵埃等。太陽系探測是指利用航天器探測太陽系內(nèi)各層次天體和行星際空間的深空探測活動(dòng)。主要探測對象是太陽系內(nèi)的行星（除地球外）、行星的衛(wèi)星、矮行星、小天體和行星際空間環(huán)境，主要探測方式包括飛越探測、環(huán)繞探測、不載人軟著陸探測、巡視探測、載人環(huán)繞和登陸考察、不載人或載人采樣返回等。

1957年，前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星Sputnik，開啟了人類探測太陽系和宇宙空間的新時(shí)代。從 1958年 8月 17日美國發(fā)射第一顆月球探測器“Pioneer 0號(hào)”開始，到首次實(shí)現(xiàn)對月球、金星、火星、太陽、水星、木星、土星、小行星與彗星等太陽系天體與行星際空間的探測，離地球最遠(yuǎn)的航天器（1977年發(fā)射的“旅行者 1號(hào)”）甚至已經(jīng)通過太陽系的日球?qū)樱╤eliosphere）邊界。進(jìn)入21世紀(jì)以來，又實(shí)施了水星探測（“信使號(hào)”）、矮行星探測（“黎明號(hào)”對谷神星和灶神星，“新地平線號(hào)”對冥王星的探測）等任務(wù)。截至目前，人類發(fā)射的航天器已經(jīng)探測過太陽系內(nèi)的所有行星和主要天體類型，形成了我們對太陽系的主要認(rèn)識(shí)。

半個(gè)多世紀(jì)的太陽系探測取得了豐碩的科學(xué)成果，回顧太陽系探測的歷程，不難發(fā)現(xiàn)它對人類文明進(jìn)步特別是科學(xué)技術(shù)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，主要包括：1）顯著帶動(dòng)人類社會(huì)的科學(xué)創(chuàng)新、技術(shù)突破和應(yīng)用拓展；2）加深了我們對宇宙尤其是太陽系的認(rèn)知、拓展了人類知識(shí)疆界；3）提高了人類認(rèn)識(shí)和保護(hù)地球、拓展生存和活動(dòng)空間的能力。通過尋找人類潛在的地外宜居地，有助于實(shí)現(xiàn)地球和人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展；4）激勵(lì)了人類特別是年輕一代的探索、發(fā)現(xiàn)和挑戰(zhàn)精神。

21世紀(jì)以來，基于推動(dòng)科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步、爭取國家權(quán)益和保障國家安全的戰(zhàn)略需要，世界各主要航天國家和組織紛紛制定并公布了各自的太陽系探測規(guī)劃，積極規(guī)劃各自在行星科學(xué)、空間科學(xué)和航天活動(dòng)方面的發(fā)展藍(lán)圖。通過對月球和火星的重點(diǎn)探測，以及對太陽系各類天體的深入探測，利用這些探測任務(wù)獲得的新資料和新信息，加上地基和太空的天文觀測、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的分析和相關(guān)理論研究等，有望形成對太陽系起源和演化的整體性認(rèn)識(shí)。

中國的太陽系探測從月球起步，作為國家重大科技專項(xiàng)的探月工程共分為“繞、落、回”三期。一期工程為“嫦娥1號(hào)”，二期為“嫦娥2號(hào)”“嫦娥3號(hào)”和“嫦娥4號(hào)”，三期為“嫦娥5號(hào)”“嫦娥6號(hào)”。 2007 年10月24日，中國第一顆繞月探測衛(wèi)星“嫦娥1號(hào)”成功發(fā)射。2010年10月1日，探月二期先導(dǎo)星“嫦娥2號(hào)”成功發(fā)射并取得圓滿成功。2013年12月2日，“嫦娥3號(hào)”成功發(fā)射，使中國成為世界上第3個(gè)獨(dú)立實(shí)施月球軟著陸的國家，標(biāo)志著我國已進(jìn)入世界具有深空探測能力的國家行列。預(yù)計(jì)于 2017年前后發(fā)射的探月三期“嫦娥5號(hào)”任務(wù)正在研制，將實(shí)現(xiàn)月表無人自動(dòng)采樣返回。隨著月球探測的進(jìn)展，月球之外的其他主要天體已經(jīng)成為中國航天技術(shù)和空間科學(xué)發(fā)展的重要目標(biāo)。中國已經(jīng)開展了深空探測的專項(xiàng)論證，正在推進(jìn)對太陽系行星、小天體和太陽等的探測活動(dòng)，我國的太陽系探測將迎來重要的戰(zhàn)略機(jī)遇期。

1太陽系探測發(fā)展趨勢分析

1.1從月球到火星是太陽系探測的主線

21世紀(jì)的太陽系探測將以月球和火星探測為主線，從月球走向火星的大方向已經(jīng)明確，同時(shí)將適當(dāng)開展巨行星及其衛(wèi)星、金星、小天體和太陽探測。

截至2014年共計(jì)255次太陽系探測任務(wù)。從首次探測任務(wù)的目標(biāo)天體來看，人類開展太陽系探測從離地球最近的月球起步，然后逐漸擴(kuò)展到離地球最近的2顆行星——火星和金星，接著擴(kuò)展到太陽、太陽系其他天體、巨行星和小天體。

從探測任務(wù)次數(shù)來看，依次為：月球（123次）、火星（45次）、金星（44次），其他分別為太陽、小行星、木星等。20世紀(jì)70—80年代，金星探測的熱度超過火星，其中前蘇聯(lián)集中力量探測金星，美國集中力量探測火星。隨著火星探測取得的大量新成果，特別是火星上水和生命信息的發(fā)現(xiàn)，吸引了科學(xué)界越來越多的興趣和支持，20世紀(jì)90年代以來火星探測的熱度已經(jīng)遠(yuǎn)超金星。因此，雖然太陽系探測的目標(biāo)天體數(shù)量眾多，但主線是從月球到火星。

作為地球唯一的天然衛(wèi)星，月球?qū)Φ厍蚝腿祟惖闹匾圆谎远?。一是通過多種探測方式，開展月球表面形貌、物質(zhì)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和空間環(huán)境的探測，加深對月球和地月系形成演化的認(rèn)識(shí)；二是把月球作為永不墜落的天然空間站和太空實(shí)驗(yàn)室，利用月球獨(dú)特的空間位置、特殊的空間環(huán)境和自然資源，開展對地監(jiān)視、天文觀測以及就位資源利用、材料科學(xué)、生命科學(xué)、信息傳輸和基礎(chǔ)物理等多學(xué)科實(shí)驗(yàn)和觀測；三是把月球作為載人深空探測的演練場和中轉(zhuǎn)站，通過載人登月的發(fā)展，逐步降低載人深空探測（特別是載人飛往火星）的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)成本。

月球探測是太陽系探測的起點(diǎn)。1958—1976年第一次月球探測高潮期間，美蘇兩國共發(fā)射108顆月球探測器，成功率僅為48%，美國實(shí)現(xiàn)了6次載人登月，在美蘇太空爭霸戰(zhàn)中取得最終勝利；1976—1994年是月球探測的寧靜期，期間沒有發(fā)射過任何月球探測器。1994年1月25日發(fā)射的Clementine探測器和1998年1月7日發(fā)射的Lunar Prospector探測器，開展了對月球的全球性普查，掀起了新的月球探測熱潮。月球探測的新發(fā)現(xiàn)，特別是月球水冰和極區(qū)探測的進(jìn)展，重新激發(fā)了人類的探索興趣，目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)載人重返月球和建立月球基地。進(jìn)入 21世紀(jì)以來，歐洲、日本、中國、美國、印度已經(jīng)先后開展了11次探測任務(wù)。

通過對月球的全球性勘查和區(qū)域詳查，為未來載人登月和建設(shè)月球基地提供技術(shù)基礎(chǔ)和科學(xué)支持。

在太陽系主要天體中，火星的環(huán)境與地球最為相似，最有可能存在過生命或適宜生命繁衍。因此，火星在太陽系探測中占有最重要的地位。進(jìn)入21世紀(jì)以來，各國已經(jīng)開展了12次火星探測任務(wù)，基本上在每隔26個(gè)月一次的火星探測窗口中都會(huì)發(fā)射2個(gè)探測器。

目前，火星探測的技術(shù)能力日趨成熟，對火星全球的了解也已不輸月球，未來將朝著重點(diǎn)地區(qū)精細(xì)探測、采樣返回、載人環(huán)繞和登陸的方向邁進(jìn)。NASA在2013 年11月發(fā)射MAVEN探測器后將不再開展針對火星的小型探測任務(wù)，而以經(jīng)費(fèi)投入巨大的大型任務(wù)為主。如：火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（MSI，“好奇號(hào)”）耗資25億美元；計(jì)劃中的火星采樣返回任務(wù)MA-C將耗資35億美元。這些大型任務(wù)將詳細(xì)了解火星表面環(huán)境，預(yù)選火星著陸區(qū)，為火星采樣返回、載人環(huán)繞和登陸火星奠定基礎(chǔ)。

1.2從普查性探測向重點(diǎn)天體探測轉(zhuǎn)變

通過 50多年的探測，人類對太陽系的全景已經(jīng)有了整體認(rèn)識(shí)，類似“旅行者1號(hào)”“旅行者2號(hào)”那樣的太陽系穿越任務(wù)的科學(xué)回報(bào)將不再顯著。未來太陽系探測將聚焦某些重點(diǎn)天體，包括月球、火星、小行星、金星、木星以及木衛(wèi)一（Io）和木衛(wèi)二（Europa）、土星以及土衛(wèi)二（Enceladus）和土衛(wèi)六（Titan）。同時(shí)，適當(dāng)兼顧其他天體，使探測任務(wù)覆蓋太陽系內(nèi)的主要天體類型，精細(xì)刻畫太陽系的結(jié)構(gòu)。

除月球和火星之外，小天體是未來太陽系探測的重點(diǎn)目標(biāo)之一。小行星和彗星的探測和采樣返回對太陽系的形成和演化、生命的起源和演化這兩個(gè)基本科學(xué)問題的求解具有重要意義，因此在未來太陽系探測中占有重要地位。NASA未來10年可能開展的小天體探測任務(wù)包括：針對碳質(zhì)小行星1999 RQ36的原始光譜解譯與資源勘查采樣探測器（OSIRIS-Rex）、彗星表面采樣返回任務(wù)（Comet Surface Sample Return）、特洛伊小行星探測計(jì)劃（Trojan Tour and Rendezvous）。小天體探測的重要意義在于：1）小行星是形成太陽系的原始物料，保留了太陽系形成早期的諸多信息，一些小行星具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和利用前景；2）小行星和彗星上存在的有機(jī)物和生命物質(zhì)，可能與地球上的生命起源有關(guān)；3）小天體撞擊地球?qū)?dǎo)致生物界和人類社會(huì)的災(zāi)難性后果。

巨行星體積巨大且具有特殊的行星環(huán)、磁層和流體運(yùn)動(dòng)，其衛(wèi)星數(shù)量較多，一些天然衛(wèi)星還有液態(tài)海洋、適宜生命存在的環(huán)境等特征，可以在較大范圍內(nèi)作為檢驗(yàn)地球物理、等離子物理、氣象學(xué)甚至海洋學(xué)理論的實(shí)驗(yàn)室。未來的巨行星探測一方面將重點(diǎn)探測巨行星本身的環(huán)帶結(jié)構(gòu)、大氣層、磁層、與太陽風(fēng)的相互作用等，如預(yù)計(jì)2016年進(jìn)入木星軌道的“朱諾號(hào)”（Juno），以及計(jì)劃中的土星探測器（Saturn Probe）等。另一方面將重點(diǎn)探測木衛(wèi)一和木衛(wèi)二、土衛(wèi)二和土衛(wèi)六等與地球相似、可能存在原始生命的天然衛(wèi)星，如NASA擬議中的木衛(wèi)一觀測者（Io Observer）等。

1.3從技術(shù)實(shí)現(xiàn)為主向科學(xué)牽引轉(zhuǎn)變

20世紀(jì)90年代以前，太陽系探測以技術(shù)實(shí)現(xiàn)為主要目標(biāo)，服務(wù)于展示國家航天技術(shù)能力和國防實(shí)力的政治目的。而 90年代以來的新一輪探測活動(dòng)，主要以科學(xué)為驅(qū)動(dòng)，并逐漸向科學(xué)引領(lǐng)方向轉(zhuǎn)變。

科學(xué)驅(qū)動(dòng)體現(xiàn)在太陽系探測的任務(wù)建議由科學(xué)家提出，在整個(gè)任務(wù)論證和實(shí)施過程中始終圍繞科學(xué)問題求解、科學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)和科學(xué)成果的最大化為核心。在技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的前提下，不同探測任務(wù)的優(yōu)選應(yīng)保證投入的經(jīng)費(fèi)獲得的科學(xué)產(chǎn)出最大化，以所解決的科學(xué)問題的重要性來評價(jià)探測任務(wù)的成果?！翱茖W(xué)引領(lǐng)、共同參與、透明公開”已經(jīng)成為NASA未來10年在太陽系探測領(lǐng)域的3項(xiàng)指導(dǎo)原則。

目前，NASA太陽系探測的小型任務(wù)（偵察型任務(wù)，又稱發(fā)現(xiàn)級(jí)，針對“主任務(wù)”開展補(bǔ)充性、輔助性的探測）采用首席科學(xué)家（Principle Investigator，PI）負(fù)責(zé)制，完全由科學(xué)家提出任務(wù)建議并主導(dǎo)任務(wù)實(shí)施。如 2007 年8月4日發(fā)射的“鳳凰號(hào)”火星著陸器就是一項(xiàng)典型的小型任務(wù)，耗資4.2億美元，設(shè)計(jì)壽命90天。中型任務(wù)（又稱“新前沿級(jí)”任務(wù)，規(guī)模中等、適度）通過科學(xué)家之間的競爭機(jī)制，針對重要科學(xué)問題開展太陽系探測。大型任務(wù)（旗艦型任務(wù)，技術(shù)上十分困難和復(fù)雜）雖然是由NASA直接主導(dǎo)和實(shí)施的戰(zhàn)略性、綜合性探測計(jì)劃，但探測器上的科學(xué)載荷采用競爭機(jī)制產(chǎn)生，并實(shí)行首席科學(xué)家負(fù)責(zé)制。如原定2009年10月發(fā)射、后被推遲到2011年10月發(fā)射的“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”，屬于下一代核動(dòng)力火星探測器，技術(shù)復(fù)雜，耗資巨大。

2011年3月，NASA委托美國國家研究委員會(huì)論證與制定未來 10年的行星科學(xué)與太陽系探測規(guī)劃，共征集1669位科學(xué)家通過獨(dú)立或合作的方式遞交的199份探測任務(wù)建議書，最終形成《2013—2022年行星科學(xué)十年規(guī)劃與展望》報(bào)告，規(guī)劃的 25項(xiàng)科學(xué)任務(wù)將成為未來 10年太陽系探測任務(wù)優(yōu)選和實(shí)施的基本科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)性文件。

1.4國際合作成為太陽系探測的必然趨勢

從20世紀(jì)50年代末到80年代，只有前蘇聯(lián)和美國開展過太陽系探測。90年代至今，歐空局、俄羅斯、日本、中國和印度紛紛開展各類太陽系探測任務(wù)，從兩強(qiáng)爭霸到群雄逐鹿，多國參與和國際合作將成為太陽系探測的必然趨勢。

美國：2011年美國發(fā)布《2013—2022年行星科學(xué)十年規(guī)劃與展望》，詳細(xì)規(guī)劃了未來 10年太陽系探測的科學(xué)主題、目標(biāo)天體、探測任務(wù)等。2014年發(fā)布的《2014 NASA戰(zhàn)略規(guī)劃》在太陽系探測方面的目標(biāo)包括：1）擴(kuò)展人類在太陽系中的活動(dòng)范圍并到達(dá)火星表面，以推進(jìn)探索、科學(xué)、創(chuàng)新、人類福社和國際合作；2）理解太陽、太陽系及其與地球的相互作用，包括空間天氣；3）查明太陽系的內(nèi)涵、起源和演化及可能的生命。

歐空局：近年來占據(jù)太陽系探測的第二位，2003年發(fā)布《曙光計(jì)劃》（Aurora），確立了未來30年歐洲太陽系探測的發(fā)展戰(zhàn)略和路線，2005年發(fā)布的《宇宙憧憬2005—2025》描繪了歐洲未來 20年的空間科學(xué)發(fā)展藍(lán)圖。

俄羅斯：于2012年先后制定了《俄羅斯2030年前航天活動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略》和《俄羅斯 2012—2025年太陽系探測總體規(guī)劃》，充分展現(xiàn)了俄羅斯在太陽系探測領(lǐng)域的雄心。

日本：于 2005年發(fā)布《日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)長期發(fā)展規(guī)劃—JAXA 2025》，提出了月球與太陽系探測的發(fā)展規(guī)劃，發(fā)展?jié)摿Σ豢傻凸馈?/p>

印度：雖與中國幾乎同時(shí)起步，但已實(shí)施“月船 1號(hào)”探月計(jì)劃和火星探測計(jì)劃，公布了載人航天計(jì)劃。

未來，德國、英國、巴西等國家也將加入到太陽系探測隊(duì)伍，參與太陽系探測的國家將越來越多。

隨著人類對太陽系認(rèn)識(shí)的加深，科學(xué)探測方式將越來越多樣化、復(fù)雜化、精細(xì)化，對航天發(fā)射技術(shù)、測控技術(shù)、航天器生產(chǎn)、科學(xué)儀器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和研制提出了更高要求，技術(shù)難度和經(jīng)費(fèi)需求顯著增加，對參與任務(wù)的科學(xué)家和工程師的專業(yè)能力要求更高，學(xué)科覆蓋要求更廣。開展太陽系探測所需的技術(shù)能力、經(jīng)費(fèi)需求、人才儲(chǔ)備對任何一個(gè)國家而言都越來越難以獨(dú)立承擔(dān)。因此，太陽系探測的國家間合作將越來越普遍，多國分工合作，各自發(fā)揮技術(shù)專長，共同分擔(dān)經(jīng)費(fèi)，合作開展數(shù)據(jù)分析和科學(xué)研究，將成為未來太陽系探測的顯著特點(diǎn)。

2太陽系探測的關(guān)鍵科學(xué)問題分析

2.1太陽系與行星系統(tǒng)的起源和演化是太陽系探測的終極科學(xué)目標(biāo)

當(dāng)代太陽系探測的三大科學(xué)主題是太陽系的起源和演化、尋找地外生命和宜居環(huán)境、行星的起源和演化。只有通過系統(tǒng)的太陽系探測活動(dòng)，對不同天體目標(biāo)、用不同探測方式獲得有關(guān)這些天體的第一手探測資料，才能使這些追根溯源性的基本科學(xué)問題得到詮釋。

根據(jù)太陽星云演化理論，約 46億年前在原始太陽周圍的太陽星云盤物質(zhì)經(jīng)分餾、凝聚、吸積、增生等過程，形成了太陽系。太陽系最初 10億年的歷史，決定了地球和其他行星的演化方向。由于后期的地質(zhì)作用等因素，地球上缺失了太陽系形成最初 10億年歷史的地質(zhì)記錄，使得人類對太陽系早期歷史的了解非常有限，包括行星的形成和演化過程、太陽系早期撞擊體大小和通量及其隨時(shí)間的變化等。但這段歷史在月球、水星等后期地質(zhì)作用較弱的天體上卻得以完整保留。小行星作為太陽星云凝聚的殘留物，對恢復(fù)太陽系早期歷史具有探針作用。通過對太陽系內(nèi)不同位置、不同層次的天體的探測，有望恢復(fù)太陽星云的物質(zhì)組成和初始狀態(tài)。

2.2尋找地外生命和宜居環(huán)境是太陽系探測的主要驅(qū)動(dòng)力

尋找地外生命和宜居環(huán)境的主要目的是通過探測太陽系中可能存在生命的天體，研究生命及相關(guān)物質(zhì)的起源，這已經(jīng)成為太陽系探測的主要驅(qū)動(dòng)力。關(guān)鍵科學(xué)問題包括：

1）生命是如何產(chǎn)生的，生命的產(chǎn)生需要什么條件？主要通過太陽系中原始有機(jī)物的形成，探索這些有機(jī)物合成過程目前是否依然存在；2）對生命起源起決定性作用的因素有哪些？彗星和小行星與地球生命起源的關(guān)系？3）地球之外是否有生命，哪里有可能存在地外生命？主要通過探測火星、木星和土星的衛(wèi)星等地外天體上的水，回答這些天體是否有適合生命存在的環(huán)境；4）生命怎樣隨行星環(huán)境變化而進(jìn)化？太陽系中的生命如何演化？5）我們能否找到第二個(gè)地球？當(dāng)人類面臨滅頂之災(zāi)時(shí)，能否讓人類在其他星球上得以延續(xù)？

以火星探測為例。作為NASA在2000—2010年火星探測的基礎(chǔ)科學(xué)目標(biāo)和最高戰(zhàn)略目標(biāo)，“追蹤水的痕跡”（follow the water）在火星探測科學(xué)目標(biāo)制定和探測任務(wù)實(shí)施中發(fā)揮了指導(dǎo)性作用，從“火星全球勘探者號(hào)”（1996—2006年），到“火星奧德賽”（2001年至今），再到“機(jī)遇號(hào)”和“勇氣號(hào)”火星車（2003年至今），以及火星勘測軌道器（MRO，2005年至今）和“鳳凰號(hào)”（2007—2008年），已經(jīng)獲得了大量火星上存在水的證據(jù)。如：“火星全球勘探者號(hào)”拍攝到大量火星表面水流沖刷和侵蝕的地貌特征；“機(jī)遇號(hào)”和“勇氣號(hào)”火星車探測到火星土壤中硅質(zhì)的沉積物；火星勘測軌道器探測到火星高原地區(qū)的層狀硅酸巖礦物（Phyllosilicate）；“鳳凰號(hào)”拍攝到火星上在“下雪”，探測到火星土壤中存在氯酸鹽，并首次獲得火星上液態(tài)水存在的直接證據(jù)。這些都說明美國“追蹤水的痕跡”的戰(zhàn)略目標(biāo)獲得了巨大成功。

從 1996年《尋找火星上的古老生命：火星隕石ALH84001殘存有可能的生命活動(dòng)痕跡》發(fā)表以來，火星生命信息的探測熱情高漲。2007年5月，美國國家研究委員會(huì)發(fā)布《火星探測的天體生物學(xué)戰(zhàn)略》（An Astrobiology Strategy for the Exploration of Mars）研究報(bào)告，指出火星探測的科學(xué)目標(biāo)應(yīng)從水進(jìn)一步延伸到生命，未來火星探測應(yīng)以火星生命探測為重點(diǎn)，以“尋找碳”和其他生命相關(guān)元素作為火星探測的科學(xué)方向。2011年 NASA正式宣布美國火星探測的科學(xué)戰(zhàn)略將從“追蹤水的痕跡”正式轉(zhuǎn)變?yōu)椤八褜ど盘?hào)”（seeking signs of life），標(biāo)志著未來10年美國火星探測的科學(xué)重心將轉(zhuǎn)變?yōu)殚_展與火星生命信號(hào)搜尋相關(guān)的各類探測活動(dòng)。

對火星生命的探測，主要圍繞：探測火星現(xiàn)在有無生命活動(dòng)信息、探尋火星過去是否存在過生命、火星生命活動(dòng)的環(huán)境即火星水體的活動(dòng)與演化等問題開展?？傮w而言，火星生命探測需要經(jīng)過3個(gè)步驟，首先是詳細(xì)探測火星表面環(huán)境，特別是火星曾經(jīng)有水的證據(jù)，回答火星大氣中的甲烷是否屬于有機(jī)成因。其次是探測微生物在火星上生存和繁衍的可能性。最后是直接尋找火星上的生命。

此外，對小行星和彗星生命信息的探測，主要是通過探測小行星和彗星中的有機(jī)成分和水來研究地球生命物質(zhì)的來源。目前，一些小行星和彗星的隕石中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有各類烷烴、氨基酸、脂肪酸、多環(huán)芳烴和葉琳等有機(jī)化合物。對巨行星衛(wèi)星生命物質(zhì)的探測，主要探測對象是土衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四和木衛(wèi)六。

2.3預(yù)防太陽活動(dòng)和小天體撞擊對地球的災(zāi)害性影響

太陽及其活動(dòng)對地球和行星際空間環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響，對太陽及其活動(dòng)的探測主要有向局部高分辨觀測和整體長周期觀測兩極發(fā)展的趨勢。一是對太陽的小尺度結(jié)構(gòu)進(jìn)行高時(shí)空分辨率的觀測和研究，了解太陽活動(dòng)的內(nèi)在本質(zhì)；二是對太陽大尺度活動(dòng)和長周期結(jié)構(gòu)與演化進(jìn)行觀測和研究，了解太陽活動(dòng)的整體行為。

為深入認(rèn)識(shí)和理解太陽磁場基本結(jié)構(gòu)、太陽活動(dòng)周的形成機(jī)制、太陽風(fēng)暴的起因等熱點(diǎn)問題，特別是太陽活動(dòng)對空間環(huán)境的災(zāi)害性影響，需要在遠(yuǎn)離地球的近日空間和太陽極區(qū)對太陽進(jìn)行大尺度、全時(shí)域、高分辨、高精度三維立體多波段探測。

從地球生物演化歷史看，小天體撞擊多次導(dǎo)致地球氣候環(huán)境災(zāi)變和生物滅絕事件，如 6500萬年前的恐龍大滅絕、100多年前的通古斯大爆炸等。1994年舒梅克—列維9號(hào)彗星連串撞擊木星，帶去巨量的含S、N物質(zhì)和金屬元素，釋放的能量大約相當(dāng)于 20億顆原子彈的爆炸；2013年 2月 15日，俄羅斯車?yán)镅刨e斯克（Chelyabinsk）隕石撞擊導(dǎo)致人員受傷和建筑物受損。而這顆小行星的直徑不足20 m。

通過太陽系探測，確定這些小天體的精密軌道、運(yùn)動(dòng)速度、體積、物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，研究并評估其撞擊地球的可能性和災(zāi)害程度，提出排危和規(guī)避方案，進(jìn)一步了解并保護(hù)地球和人類的安全。我國在近地小行星和空間碎片觀測，以及古環(huán)境、古氣候和隕石學(xué)研究方面已有豐富積累，可以支撐這方面的太陽系探測任務(wù)的開展。

3關(guān)于我國太陽系探測的科學(xué)設(shè)想

3.1基本思路

在戰(zhàn)略規(guī)劃層面。隨著探月工程的進(jìn)展，我國目前已具備持續(xù)開展太陽系探測的能力，在規(guī)劃未來任務(wù)時(shí)：1）應(yīng)圍繞關(guān)鍵和熱點(diǎn)科學(xué)問題，堅(jiān)持科學(xué)需求牽引、帶動(dòng)技術(shù)發(fā)展；2）堅(jiān)持高起點(diǎn)和前瞻性，突出創(chuàng)新和特色；3）堅(jiān)持有限目標(biāo)、突出重點(diǎn)，有所為有所不為；4）堅(jiān)持以我為主，積極開展國際合作。

在戰(zhàn)略實(shí)施層面。太陽系探測應(yīng)立足我國現(xiàn)有科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、航天技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展能力，整體規(guī)劃，分步實(shí)施，循序漸進(jìn)，持續(xù)發(fā)展。用 20多年的時(shí)間，以火星探測為切入點(diǎn)，分為啟動(dòng)、推進(jìn)、發(fā)展3個(gè)階段，漸次、有序地統(tǒng)籌開展對小行星、太陽、金星、木星系統(tǒng)等的探測活動(dòng)。

在科學(xué)發(fā)展層面。太陽系探測應(yīng)圍繞和針對重大關(guān)鍵科學(xué)問題，以火星探測為切入點(diǎn)，統(tǒng)籌開展小行星、太陽、金星、木星系統(tǒng)等探測，在太陽系的起源與演化、太陽和小天體活動(dòng)對地球的災(zāi)害性影響、地外生命信息探尋等研究領(lǐng)域取得一批重大科學(xué)成果，建立較為完善的太陽系探測的科學(xué)研究體系，推動(dòng)我國天文學(xué)、空間科學(xué)、行星科學(xué)與地球科學(xué)等學(xué)科發(fā)展和空間技術(shù)應(yīng)用。

3.2科學(xué)設(shè)想

火星探測。自然環(huán)境最接近地球的火星是太陽系探測的切入點(diǎn)，通過火星全球遙感探測、著陸巡視探測和采樣返回，實(shí)現(xiàn)從全球普查到局部詳查、著陸就位分析、再到樣品實(shí)驗(yàn)室分析的科學(xué)遞進(jìn)。主要科學(xué)目標(biāo)包括：探測火星地下水體分布與土壤特征，大氣層甲烷與二氧化碳的成因，研究火星生命信息和生命存在環(huán)境；探測火星磁層、電離層與大氣層的結(jié)構(gòu)、成分和演化趨勢，研究火星氣候的變化及其演化歷史；火星全球性地形地貌的類型與特征，研究風(fēng)、水（冰）、火山、撞擊和構(gòu)造活動(dòng)在火星表面形貌的形成與改造中的作用，揭示火星地質(zhì)特征和演化歷史；火星表面的化學(xué)成分、礦物組成與巖石類型，反演火星巖漿演化歷史；火星表面的地質(zhì)建造與構(gòu)造區(qū)劃；探測火星內(nèi)部物理場（電場、磁場、重力場）和核、慢、殼結(jié)構(gòu)；火星與類地行星的比較研究與火星的演化歷史。

小行星探測。通過對近地小行星和主帶小行星（如：谷神星）進(jìn)行飛越、伴飛、附著探測和取樣返回，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)小行星的整體性探測和局部區(qū)域的就位分析及樣品的系統(tǒng)分析，研究小行星的起源與演化，為將來可能的小行星撞擊地球事件的應(yīng)對措施和早期太陽系形成與演化過程提供科學(xué)依據(jù)。主要科學(xué)目標(biāo)包括：精確監(jiān)測對地球有潛在威脅的小行星的大小、形狀、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行軌道及其變化，評估其撞擊地球的可能性，探測其形貌、結(jié)構(gòu)、物質(zhì)成分；獲取和分析太陽系形成時(shí)的早期物質(zhì)，研究行星的形成與演化；探測小行星的空間風(fēng)化層，研究太陽風(fēng)與小行星的相互作用；探測小行星的有機(jī)物和可能的生命信息，研究生命起源與演化。

太陽探測。通過對太陽的深空定點(diǎn)觀測、極軌觀測和太陽風(fēng)暴全景觀測，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)到面再到體的系統(tǒng)的太陽探測任務(wù)目標(biāo)，研究太陽磁場和太陽活動(dòng)的起源和演化，探究太陽活動(dòng)對近地空間環(huán)境的災(zāi)害性影響，提高對太陽風(fēng)暴的預(yù)報(bào)和警報(bào)能力。主要科學(xué)目標(biāo)包括：探測太陽矢量磁場、速度場和輻射場，監(jiān)測太陽活動(dòng)，研究太陽磁場和太陽活動(dòng)的起源和演化，揭示太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射等爆發(fā)現(xiàn)象的物理機(jī)制，探索太陽活動(dòng)對近地空間環(huán)境的災(zāi)害性影響，提高對太陽風(fēng)暴的預(yù)報(bào)和警報(bào)能力。

金星探測。金星是研究地球溫室效應(yīng)和全球變暖的天然實(shí)驗(yàn)室，金星探測可以通過環(huán)繞和氣球浮空探測的方式進(jìn)行。主要科學(xué)目標(biāo)包括：探測金星大氣層、電離層與磁層，研究大氣組成與結(jié)構(gòu)、閃電和氣輝、溫室效應(yīng)、大氣環(huán)流等的成因機(jī)制以及整體演化過程，研究大氣層、電離層與太陽風(fēng)的相互作用過程，探討水逃逸的機(jī)制；探測地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造與物質(zhì)成分，研究金星表面改造的地質(zhì)營力與地質(zhì)構(gòu)造演化史；探測金星重力場與磁場，研究金星內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

木星系統(tǒng)探測。木星系統(tǒng)被稱為是小太陽系，是研究太陽系起源和演化的關(guān)鍵。木星系統(tǒng)探測需要掌握長期星際飛行、行星際借力飛行、穿越小行星帶、長壽命航天器設(shè)計(jì)、核同位素電源、遠(yuǎn)距離測控等關(guān)鍵技術(shù)，將顯著牽引航天技術(shù)進(jìn)步。主要科學(xué)目標(biāo)包括：探測木星的磁層結(jié)構(gòu)，研究太陽風(fēng)與木星磁場的相互作用；探測木星大氣層及其變化，研究大氣環(huán)流模式和動(dòng)力學(xué)機(jī)制；探測金星—地球—木星的行星際太陽風(fēng)結(jié)構(gòu)，研究太陽風(fēng)在行星際空間的傳播特性；探測木衛(wèi)二空間環(huán)境和表面冰層形貌，研究大氣模式和冰層厚度分布特性；開展巡航段飛行器生物艙試驗(yàn)，研究地球生命的地外生存特性。

4結(jié)論與展望

1）21世紀(jì)是人類全面探測太陽系的新時(shí)代，未來的太陽系探測以月球和火星探測為主線，適當(dāng)兼顧太陽、小行星、木星系統(tǒng)等其他天體的探測；中國在探月工程取得重要進(jìn)展的同時(shí)，應(yīng)以火星探測為切入點(diǎn)，盡快開展我國的太陽系探測活動(dòng)。

2）未來的太陽系探測將以科學(xué)為主要驅(qū)動(dòng)力，在推動(dòng)航天技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，加深我們對太陽系的認(rèn)識(shí)，拓展人類的知識(shí)疆界。其中，太陽系及其行星的起源和演化是太陽系探測的終極科學(xué)目標(biāo)，尋找地外生命和宜居環(huán)境是太陽系探測的主要驅(qū)動(dòng)力，預(yù)防太陽活動(dòng)和小天體撞擊對地球的災(zāi)害性影響是太陽系探測的現(xiàn)實(shí)意義。

3）我國的太陽系探測應(yīng)圍繞和針對重大關(guān)鍵科學(xué)問題，以月球和火星探測為主線，統(tǒng)籌開展小行星、太陽、金星、木星系統(tǒng)等探測，爭取在太陽系的起源與演化、太陽和小天體活動(dòng)對地球的災(zāi)害性影響、地外生命信息探尋等研究領(lǐng)域取得一批重大科學(xué)成果，推動(dòng)我國天文學(xué)、空間科學(xué)、行星科學(xué)、地球科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展和空間技術(shù)的推廣與應(yīng)用。?

【作者單位：1. 中國科學(xué)院國家天文臺(tái)，中國科學(xué)院月球與深空探測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2. 中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所】

（摘自《深空探測學(xué)報(bào)》2014年第2期）

·高被引論文摘要·

被引頻次：233

我國月球探測的總體科學(xué)目標(biāo)與發(fā)展戰(zhàn)略

歐陽自遠(yuǎn)

在簡述月球探測的歷程與趨勢的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)當(dāng)代月球探測的總體目標(biāo)為：① 研究月球與地月系的起源和演化，特別是月球大氣層與磁場的消失，礦物與巖石的分布和形成環(huán)境、月壤和內(nèi)部層圈結(jié)構(gòu)的形成以及月球演化的歷程；② 探測月球的資源、能源和特殊環(huán)境的開發(fā)利用及對人類社會(huì)長期可持續(xù)發(fā)展的支撐。我國不載人月球探測劃分為繞、落、回三個(gè)階段。為了全球性、整體性重新認(rèn)識(shí)月球，繞月衛(wèi)星探測的科學(xué)目標(biāo)是為了獲取全月面三維影像，探測14種有用元素的全球分布與豐度，探測月壤厚度并估算氦3資源量以及太陽活動(dòng)對空間環(huán)境的影響?！奥洹睘樵虑蛱綔y器軟著陸就位探測和月球車巡視探測，建立月基光學(xué)、低頻射電和極紫外天文觀測平臺(tái)?！盎亍睘樵虑蛱綔y器軟著陸就位探測和取樣返回地面。

月球探測；科學(xué)目標(biāo)；發(fā)展戰(zhàn)略；中國

來源出版物：地球科學(xué)進(jìn)展，2004，19（3）: 351-358

聯(lián)系郵箱：歐陽自遠(yuǎn)，ouyangzy@bao.ac.cn

被引頻次：64

深空探測的進(jìn)展與我國深空探測的發(fā)展戰(zhàn)略

歐陽自遠(yuǎn)，李春來，鄒永廖，等

摘要：本文通過對大量國內(nèi)外深空探測資料的收集整理、分析和總結(jié)，對深空探測的五個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域——月球探測、火星探測、水星與金星探測、巨行星及其衛(wèi)星探測、小行星與彗星探測的進(jìn)展和探測成果分別進(jìn)行了論述，并在此基礎(chǔ)上提出了我國深空探測的發(fā)展戰(zhàn)略，特別是對月球和火星的探測。根據(jù)國際上深空探測的發(fā)展趨勢和我國科技發(fā)展水平，目前深空探測的目的是進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)太陽系各類天體，探討太陽系的起源與演化。深空探測的重點(diǎn)是月球與火星，而對巨行星的衛(wèi)星、小行星與彗星則側(cè)重探測水體與生命活動(dòng)信息，探討太陽系生命的起源與變化。我國深空探測近期應(yīng)以月球探測為主導(dǎo)，取得突破性進(jìn)展；籌備火星探測的預(yù)研究，選準(zhǔn)科學(xué)目標(biāo)；水星與金星、巨行星的衛(wèi)星和小行星與彗星的探測，不是深空探測的主潮流，可適當(dāng)參加國際合作，以期取得進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：火星探測；月球探測；巨行星；木衛(wèi)二；發(fā)展戰(zhàn)略；土星光環(huán)；卡西尼；木衛(wèi)三；載人航天；衛(wèi)星探測

來源出版物：中國航天，2002，（12）: 28-32

被引頻次：56

嫦娥一號(hào)圖像數(shù)據(jù)處理與全月球影像制圖

李春來，劉建軍，任鑫，等

摘要：“中國首次月球探測工程全月球影像圖”是我國第一幅覆蓋月球的遙感影像圖，將成為嫦娥工程后期探測和月球科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)圖件。詳細(xì)介紹了嫦娥一號(hào) CCD圖像數(shù)據(jù)的獲取、數(shù)據(jù)特點(diǎn)和數(shù)據(jù)質(zhì)量，描述了圖像數(shù)據(jù)的處理方法和流程，按制圖規(guī)范對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了鑲嵌拼接和處理，制作了覆蓋全月球的1∶250萬比例尺影像圖，并進(jìn)行了影像圖的定位精度分析。數(shù)據(jù)處理和制圖結(jié)果表明，嫦娥一號(hào) CCD數(shù)據(jù)及其定位精度能夠滿足1∶250萬比例尺的制圖要求，制作的“中國首次月球探測工程全月球影像圖”，其相對定位精度優(yōu)于240 m，平面定位精度約為100 m～1.5 km，定位精度略好于2005聯(lián)合控制網(wǎng)（ULCN2005）和克萊門汀基礎(chǔ)地圖（2.0版）；對所有像元進(jìn)行了逐一光度校正，大大改善了全球圖像的一致性，是目前覆蓋最全、圖像質(zhì)量最好、定位精度最高的全月球影像圖。

關(guān)鍵詞：嫦娥一號(hào)；月球 CCD數(shù)據(jù)處理；月球圖像定位；全月球影像圖

來源出版物：中國科學(xué)：地球科學(xué)，2010，40（3）: 294-306

聯(lián)系郵箱：李春來，licl@nao.cas.cn

被引頻次：56

月球探測的進(jìn)展與中國的月球探測

歐陽自遠(yuǎn)

摘要：介紹了月球探測歷程、第一次探月高潮中在月球的形狀、大小、軌道參數(shù)、近月空間環(huán)境、月表結(jié)構(gòu)與特征、月球的巖石類型與化學(xué)組成、月球的資源與能源、月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與演化歷史等方面所取得的成果。提出了中國開展月球探測的初步設(shè)想，認(rèn)為近期中國的月球探測應(yīng)以不載人月球探測為宗旨，分為“繞、落、回”三個(gè)發(fā)展階段，即環(huán)月探測、月面軟著陸器探測與月球車月面巡視勘察、月面軟著陸與采樣返回。

關(guān)鍵詞：月球探測；進(jìn)展；設(shè)想

來源出版物：地質(zhì)科技情報(bào)，2004，23（4）: 1-5

聯(lián)系郵箱：歐陽自遠(yuǎn)，ouyangzy@bao.ac.cn

被引頻次：52

繞月探測工程的初步科學(xué)成果

歐陽自遠(yuǎn)，李春來，鄒永廖，等

摘要：嫦娥一號(hào)是我國發(fā)射的第一個(gè)月球軌道探測器，是中國月球探測工程“繞”、“落”、“回”發(fā)展戰(zhàn)略的第一步。嫦娥一號(hào)于2007年10月24日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，2009年3月1日受控落月于52.36°E，1.50°S的豐富海區(qū)域，在軌運(yùn)行495天，比預(yù)期一年的工作壽命延長4個(gè)多月，一共獲得了1.37 TB的原始科學(xué)探測數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上目前已生產(chǎn)出約4 TB科學(xué)應(yīng)用數(shù)據(jù)產(chǎn)品。通過對這些科學(xué)探測數(shù)據(jù)的初步分析和應(yīng)用研究，已經(jīng)獲得了包括“中國首次月球探測工程全月球影像圖”在內(nèi)的一系列科學(xué)成果，圓滿實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的各項(xiàng)科學(xué)目標(biāo)，為推動(dòng)我國月球科學(xué)和天體化學(xué)的研究和后續(xù)月球探測工程的開展奠定了重要基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：繞月探測工程；嫦娥一號(hào)；月球探測數(shù)據(jù)

來源出版物：中國科學(xué)：地球科學(xué)，2010，40（3）: 261-280

聯(lián)系郵箱：歐陽自遠(yuǎn)，ouyangzy@bao.ac.cn

被引頻次：51

月球某些資源的開發(fā)利用前景

歐陽自遠(yuǎn)，鄒永廖，李春來，等

摘要：21世紀(jì)月球探測的主要趨勢是建立月球基地，開發(fā)利用月球的礦產(chǎn)資源、能源和特殊環(huán)境，為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮長期而有效的支撐作用。通過對月海玄武巖中的鈦鐵礦、克里普巖中的U、Th、REE和月壤中的He-3在月面的含量與分布的系統(tǒng)分析，月海玄武巖中蘊(yùn)藏有極豐富的鈦鐵礦，TiO2總資源量超過70萬億t，鈦鐵礦還是月球基地生產(chǎn)水和火箭燃料的主要原料；克里普巖是未來月球探測與研究的熱點(diǎn)之一，其蘊(yùn)藏有巨量的鈾、釷、鉀、磷和稀土元素資源；月壤長期受到太陽風(fēng)的照射，使其蘊(yùn)藏有極其豐富的氫、氦、氧、氮等氣體資源，其中He-3的資源量大于100萬t，它是一種可供人類社會(huì)長期使用的、安全、清潔、高效、廉價(jià)的核聚變發(fā)電燃料，其含量與月壤的化學(xué)成分、礦物組分、顆粒大小等有密切的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：月球資源；月海玄武巖；克里普巖；月壤

來源出版物：地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，27（5）: 498-503

被引頻次：41

月球探測的進(jìn)展與我國的月球探測

歐陽自遠(yuǎn)，李春來，鄒永廖，等

摘要：月球探測是我國航天活動(dòng)發(fā)展的必然選擇，將成為我國航天事業(yè)的第三個(gè)里程碑，自20世紀(jì)60—70年代的第一次月球探測高潮后，迎來了“重返月球”的又一次月球探測熱潮，以開發(fā)利用月球上豐富的核聚變?nèi)剂螲e-3、礦產(chǎn)和空間環(huán)境資源等為最終目標(biāo)。我國已經(jīng)具備了進(jìn)行月球探測的技術(shù)能力，首期工程的科學(xué)目標(biāo)包括獲取月球表面三維影像、分析月球表面有用元素含量和物質(zhì)類型的分布特點(diǎn)、探測月壤厚度和探測地-月空間環(huán)境。

關(guān)鍵詞：月球探測；月球資源；科學(xué)目標(biāo)

來源出版物：中國科學(xué)基金，2003，（4）: 193-197

被引頻次：40

小行星深空探測的科學(xué)意義和展望

徐偉彪，趙海斌

摘要：太陽系深空探測活動(dòng)方興未艾，小行星探測已成為主要發(fā)展方向。通過回顧近年來幾個(gè)主要的國際小行星空間探測計(jì)劃以及取得的研究成果，總結(jié)了小行星深空探測從早期的近距離飛越到小行星低空繞軌勘探，到目前的表面軟著陸和采集樣品返回的發(fā)展進(jìn)程。同時(shí)深空探測也給行星科學(xué)研究者提出了新的挑戰(zhàn)，鑒于目前行星科學(xué)的研究熱點(diǎn)，詳細(xì)敘述了小行星深空探測急需解決的重大科學(xué)問題及其科學(xué)意義，隨后簡單介紹了未來小行星深空探測計(jì)劃的科學(xué)目標(biāo)，為小行星深空探測的具體任務(wù)提供了科學(xué)目標(biāo)選擇方向。最后呼吁我國及時(shí)介入小行星深空探測，提升航天能力，開拓深空領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：太陽系；小行星；空間探測

來源出版物：地球科學(xué)進(jìn)展，2005，20（11）: 1183-1190

被引頻次：30

國外深空探測的發(fā)展研究

吳偉仁，劉曉川

摘要：隨著21世紀(jì)的到來，深空探測技術(shù)作為人類保護(hù)地球、進(jìn)入字宙、尋找新的生活家園的唯一手段，引起了世界各國的極大關(guān)注。通過深空探測，能幫助人類研究太陽系及字宙的起源、演變和現(xiàn)狀，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)地球環(huán)境的形成和演變，認(rèn)識(shí)空間現(xiàn)象和地球自然系統(tǒng)之間的關(guān)系。從現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)來看，對深空的探測和開發(fā)具有十分重要的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)意義。深空探測將是21世紀(jì)人類進(jìn)行空間資源開發(fā)與利用、空間科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑。

關(guān)鍵詞：歐空局；軌道器；發(fā)展研究；探月衛(wèi)星；土星環(huán)；空間物理探測；機(jī)遇號(hào)；著陸器；卡西尼；“伽利略”

來源出版物：中國航天，2004，（1）: 26-30

被引頻次：28

深空探測VLBI技術(shù)綜述及我國的現(xiàn)狀和發(fā)展

朱新穎，李春來，張洪波

摘要：甚長基線干涉測量（VLBI）技術(shù)是近年來深空探測研究領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一。VLBI技術(shù)具有測量精度高，作用距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使其在當(dāng)前及未來的深空探測項(xiàng)目中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過對數(shù)十篇相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)研，重點(diǎn)闡述了深空探測VLBI技術(shù)的基本原理、研究現(xiàn)狀，并對該技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析和研究，最后介紹了我國深空探測用VLBI技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展。

關(guān)鍵詞：深空探測；甚長基線干涉測量；Delta-差分單程測距

來源出版物：宇航學(xué)報(bào)，2010，31（8）: 1893-1899

被引頻次：372

Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents-A critical review

Head，JW；Mustard，JF；Kreslavsky，MA；et al.

Abstract: A key pacemaker of ice ages on the Earth is climatic forcing due to variations in planetary orbital parameters. Recent Mars exploration has revealed dusty，water-ice-rich mantling deposits that are layered，metres thick and latitude dependent，occurring in both hemispheres from mid-latitudes to the poles. Here we show evidence that these deposits formed during a geologically recent ice age that occurred from about 2.1 to 0.4 Myra ago. The deposits were emplaced symmetrically down to latitudes of similar to 30 degrees equivalent to Saudi Arabia and the southern United States on the Earth-in response to the changing stability of water ice and dust during variations in obliquity（the angle between Mars’pole of rotation and the ecliptic plane）reaching 30-35 degrees. Mars is at present in an ‘interglacial’ period，and the ice-rich deposits are undergoing reworking，degradation and retreat in response to the current instability of nearsurface ice. Unlike the Earth，Martian ice ages are characterized by warmer polar climates and enhanced equator ward transport of atmospheric water and dust to produce widespread smooth deposits down to mid-latitudes.

來源出版物：Nature，2003，426（6968）: 797-802

被引頻次：331

Mars reconnaissance orbiter’s high resolution imaging science experiment（HiRISE）

McEwen，Alfred S；Eliason，Eric M；Bergstrom，James W；et al.

Abstract: The HiRISE camera features a 0.5 m diameter primary mirror，12 m effective focal length，and a focal plane system that can acquire images containing up to 28 Gb（gigabits）of data in as little as 6 seconds. HiRISE will provide detailed images（0.25 to 1.3 m/pixel）covering similar to 1% of the Martian surface during the 2-year Primary Science Phase（PSP）beginning November 2006. Most images will include color data covering 20% of the potential field of view. A top priority is to acquire similar to 1000 stereo pairs and apply precision geometric corrections to enable topographic measurements to better than 25 cm vertical precision. We expect to return more than 12 Tb of HiRISE data during the 2-year PSP，and use pixel binning，conversion from 14 to 8 bit values，and a lossless compression system to increase coverage. HiRISE images are acquired via 14 CCD detectors，each with 2 output channels，and with multiple choices for pixel binning and number of Time Delay and Integration lines. HiRISE will support Mars exploration by locating and characterizing past，present，and future landing sites，unsuccessful landing sites，and past and potentially future rover traverses. We will investigate cratering，volcanism，tectonism，hydrology，sedimentary processes，stratigraphy，Aeolian processes，mass wasting，landscape evolution，seasonal processes，climate change，spectrophotometry，glacial and periglacial processes，polar geology，and regolith properties. An Internet Web site（HiWeb）will enable anyone in the world to suggest HiRISE targets on Mars and to easily locate，view，and download HiRISE data products.

來源出版物：Journal of Geophysical Research-Planets，2007，112（E5）: E05S02

被引頻次：298

The Opportunity Rover’s Athena science investigation at Meridiani Planum，Mars

Squyres，SW；Arvidson，RE；Bell，JF；et al.

Abstract: The Mars Exploration Rover Opportunity has investigated the landing site in Eagle crater and the nearby plains within Meridiani Planum. The soils consist of fine-grained basaltic sand and a surface tag of hematite-rich spherules，spherule fragments，and other granules. Wind ripples are common. Underlying the thin soil layer，and exposed within small impact craters and troughs，are flat-lying sedimentary rocks. These rocks are finely laminated，are rich in sulfur，and contain abundant sulfate salts. Small-scale cross-lamination in some locations provides evidence for deposition in flowing liquid water. We interpret the rocks to be a mixture of chemical and silicictastic sediments formed by episodic inundation by shallow surface water，followed by evaporation，exposure，and desiccation. Hematite-rich spherules are embedded in the rock and eroding from them. We interpret these spherules to be concretions formed by post depositional diagenesis，again involving liquid water.

來源出版物：Science，2004，306（5702）: 1698-1703

被引頻次：253

Cancer risk from exposure to galactic cosmic rays: Implications for space exploration by human beings

Cucinotta，F(xiàn)A；Durante，M

Abstract: Space programmers are shifting toward planetary exploration and in particular towards missions by human beings to the moon and Mars. However，exposure to space radiation is an important barrier to exploration of the solar system by human beings because of the biological effects of high-energy heavy ions. These ions have a high charge and energy，are the main contributors to radiation risk in deep space，and their biological effects are understood poorly. Predictions of the nature and magnitude of risks posed by exposure to radiation in space are subject to many uncertainties. In recent years，worldwide efforts have focused on an increased understanding of the oncogenic potential of galactic cosmic rays. A review of the new results in this specialty will be presented here.

來源出版物：Lancet Oncology，2006，7（5）: 431-435

被引頻次：224

The Spirit Rover’s Athena science investigation at Gusev Crater，Mars

Squyres，SW；Arvidson，RE；Bell，JF

Abstract: The Mars Exploration Rover Spirit and its Athena science payload have been used to investigate a landing site in Gusev crater. Gusev is hypothesized to be the site of a former lake，but no clear evidence for lacustrine sedimentation has been found to date. Instead，the dominant lithology is basalt，and the dominant geologic processes are impact events and eolian transport. Many rocks exhibit coatings and other characteristics that may be evidence for minor aqueous alteration. Any lacustrine sediment that may exist at this location within Gusev apparently has been buried by lavas that have undergone subsequent impact disruption.

來源出版物：Science，2004，305（5685）: 794-799

被引頻次：219

Chemistry and mineralogy of outcrops at Meridiani Planum

Clark，BC；Morris，RV；McLennan，SM；et al.

Abstract: Analyses of outcrops created by the impact craters Endurance，F(xiàn)ram and Eagle reveal the broad lateral continuity of chemical sediments at the Meridiani Planum exploration site on Mars. Approximately ten mineralogical components are implied in these salt-rich silicic sediments，from measurements by instruments on the Opportunity rover. Compositional trends in an apparently intact vertical stratigraphic sequence at the Karatepe West ingress point at Endurance crater are consistent with non-uniform deposition or with subsequent migration of mobile salt components，dominated by sulfates of magnesium. Striking variations in Cl and enrichments of Br，combined with diversity in sulfate species，provide further evidence of episodes during which temperatures，pH，and water to rock ratios underwent significant change. To first order，the sedimentary sequence examined to date is consistent with a uniform reference composition，modified by movement of major sulfates upward and of minor chlorides downward. This reference composition has similarities to martian soils，supplemented by sulfate anion and the alteration products of mafic igneous minerals. Lesser cementation in lower stratigraphic units is reflected in decreased energies for grinding with the Rock Abrasion Tool. Survival of soluble salts in exposed outcrop is most easily explained by absence of episodes of liquid H2O in this region since thetime of crater formation.

來源出版物：Earth and Planetary Science Letters，2005，240（1）: 73-94

被引頻次：206

Character and spatial distribution of OH/H2O on the Surface of the moon seen by M3on Chandrayaan-1

Pieters，CM；Goswami，JN；Clark，RN；et al.

Abstract: The search for water on the surface of the anhydrous Moon had remained an unfulfilled quest for 40 years. However，the Moon Mineralogy Mapper（M3）on Chandrayaan-1 has recently detected absorption features near 2.8 to 3.0 micrometers on the surface of the Moon. For silicate bodies，such features are typically attributed to hydroxyl- and/or water-bearing materials. On the Moon，the feature is seen as a widely distributed absorption that appears strongest at cooler high latitudes and at several fresh feldspathic craters. The general lack of correlation of this feature in sunlit M-3 data with neutron spectrometer hydrogen abundance data suggests that the formation and retention of hydroxyl and water are ongoing surficial processes. Hydroxyl/water production processes may feed polar cold traps and make the lunar regolith a candidate source of volatiles for human exploration.

來源出版物：Science，2009，326（5952）: 568-572

被引頻次：177

An integrated view of the chemistry and mineralogy of Martian soils

Yen，AS；Gellert，R；Schroder，C；et al.

Abstract: The mineralogical and elemental compositions of the Martian soil are indicators of chemical and physical weathering processes. Using data from the Mars Exploration Rovers，we show that bright dust deposits on opposite sides of the planet are part of a global unit and not dominated by the composition of local rocks. Dark soil deposits at both sites have similar basaltic mineralogies，and could reflect either a global component or the general similarity in the compositions of the rocks from which they were derived. Increased levels of bromine are consistent with mobilization of soluble salts by thin films of liquid water，but the presence of olivine in analyzed soil samples indicates that the extent of aqueous alteration of soils has been limited. Nickel abundances are enhanced at the immediate surface and indicate that the upper few millimeters of soil could contain up to one per cent meteoritic material.

來源出版物：Nature，2005，436（7047）: 49-54

被引頻次：176

Tropical to mid-latitude snow and ice accumulation，flow and glaciation on Mars

Head，JW；Neukum，G；Jaumann，R；et al.

Abstract: Images from the Mars Express HRSC（High-Resolution Stereo Camera）of debris aprons at the base of massifs in eastern Hellas reveal numerous concentrically ridged lobate and pitted features and related evidence of extremely ice-rich glacier-like viscous flow and sublimation. Together with new evidence for recent ice-rich rock glaciers at the base of the Olympus Mons scarp superposed on larger Late Amazonian debris-covered piedmont glaciers，we interpret these deposits as evidence for geologically recent and recurring glacial activity in tropical and mid-latitude regions of Mars during periods of increased spin-axis obliquity when polar ice was mobilized and redeposited in microenvironments at lower latitudes. The data indicate that abundant residual ice probably remains in these deposits and that these records of geologically recent climate changes are accessible to future automated and human surface exploration.

來源出版物：Nature，2005，434（7031）: 346-351

被引頻次：138

Identification of carbonate-rich outcrops on Mars by the Spirit Rover

Morris，Richard V；Ruff，Steven W；Gellert，Ralf；et al.

Abstract: Decades of speculation about a warmer，wetter Mars climate in the planet’s first billion years postulate a denser CO2-rich atmosphere than at present. Such an atmosphere should have led to the formation of outcrops rich in carbonate minerals，for which evidence has been sparse. Using the Mars Exploration Rover Spirit，we have now identified outcrops rich in magnesium-iron carbonate（16 to 34 weight percent）in the Columbia Hills of Gusev crater. Its composition approximates the average composition of the carbonate globules in Martian meteorite ALH 84001. The Gusev carbonate probably precipitated from carbonate-bearing solutions under hydrothermal conditions at near-neutral pH in association with volcanic activity during the Noachian era.

來源出版物：Science，2010，329（5990）: 421-424

被引頻次：118

Trigonometric parallaxes of high Mass Star forming regions: The structure and kinematics of the milky way

Reid，M. J；Menten，KM；Brunthaler，A；et al.

Abstract: Over 100 trigonometric parallaxes and proper motions for masers associated with young，high-mass stars have been measured with the Bar and Spiral Structure Legacy Survey，a Very Long Baseline Array key science project，the European VLBI Network，and the Japanese VLBI Exploration of Radio Astrometry project. These measurements provide strong evidence for the existence of spiral arms in the Milky Way，accurately locating many arm segments and yielding spiral pitch angles ranging from about 7° to 20°. The widths of spiral arms increase with distance from the Galactic center. Fitting axially symmetric models of the Milky Way with the three-dimensional position and velocity information and conservative priors for the solar and average source peculiar motions，we estimate the distance to the Galactic center，R0，to be 8.34±0.16 kpc，a circular rotation speed at the Sun，θ0，to be 240±8 km s-1，and a rotation curve that is nearly flat（i.e.，a slope of -0.2±0.4 km s-1kpc-1）between Galactocentric radii of approximate to 5 and 16 kpc. Assuming a “universal” spiral galaxy form for the rotation curve，we estimate the thin disk scale length to be 2.44±0.16 kpc. With this large data set，the parameters R0and θ0are no longer highly correlated and are relatively insensitive to different forms of the rotation curve. If one adopts a theoretically motivated prior that high-mass star forming regions are in nearly circular Galactic orbits，we estimate a global solar motion component in the direction of Galactic rotation，V-circle dot=14.6±5.0 km s-1. While θ0and V-circle dot are significantly correlated，the sum of these parameters is well constrained，θ0+V circle dot=255.2±5.1 km s-1，as is the angular speed of the Sun in its orbit about the Galactic center，（θ0+V-circle dot）/R0=30.57±0.43 km s-1kpc-1. These parameters improve the accuracy of estimates of the accelerations of the Sun and the Hulse-Taylor binary pulsar in their Galactic orbits，significantly reducing the uncertainty in tests of gravitational radiation predicted by general relativity.

Keywords: Galaxy: fundamental parameters；Galaxy: kinematics and dynamics；Galaxy: structure；gravitational waves；parallaxes；stars: formation

來源出版物：Astrophysical Journal，2014，783（2）: 130-143

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月球探測計(jì)劃研究進(jìn)展

鄭偉，許厚澤，鐘敏，等

摘要：詳細(xì)介紹了國內(nèi)外已實(shí)施的蘇聯(lián)“月球號(hào)”和“探測器號(hào)”，美國“先驅(qū)者號(hào)”“徘徊者號(hào)”“勘測者號(hào)”“月球軌道器號(hào)”“阿波羅號(hào)”“克萊門汀號(hào)”“月球勘探者號(hào)”和“月球勘測軌道飛行器號(hào)”，日本“飛天號(hào)”和“月亮女神1號(hào)”，歐洲“智能1號(hào)”，中國“嫦娥一、二號(hào)”，印度“月船1號(hào)”等探測工具和未來實(shí)施的探月計(jì)劃。詳細(xì)介紹了美國GRAIL月球重力雙星計(jì)劃的總體概述、關(guān)鍵載荷和科學(xué)目標(biāo)。具體闡述了我國下一代月球衛(wèi)星重力梯度測量工程的實(shí)施建議和重要意義。認(rèn)為我國下一代月球衛(wèi)星重力梯度測量工程的成功實(shí)施將逐漸打破“太空戰(zhàn)”的威脅，使世界和平得到有力維護(hù)。

關(guān)鍵詞：探月計(jì)劃；GRAIL；月球重力梯度衛(wèi)星；深空探測

來源出版物：地球物理學(xué)進(jìn)展，2012，27（6）: 2296-2307

嫦娥二號(hào)衛(wèi)星技術(shù)成就與中國深空探測展望

葉培建，黃江川，張廷新，等

摘要：嫦娥二號(hào)衛(wèi)星是中國第二顆月球探測衛(wèi)星，設(shè)計(jì)主要目標(biāo)為先期驗(yàn)證后續(xù)月球著陸任務(wù)的部分關(guān)鍵技術(shù)，并深化月球科學(xué)探測。圓滿完成既定任務(wù)后，嫦娥二號(hào)飛離月球，進(jìn)入行星際空間，在國際上首次實(shí)現(xiàn)從月球軌道轉(zhuǎn)移日—地拉格朗日L2點(diǎn)。此后，在距地700 萬km，實(shí)現(xiàn)國際上首次與4179圖塔蒂斯小行星近距離交會(huì)并獲取最高分辨率優(yōu)于3 m的光學(xué)圖像。本文主要描述了嫦娥二號(hào)衛(wèi)星的主要任務(wù)要求、任務(wù)特點(diǎn)、研制歷程、在軌飛行評價(jià)、擴(kuò)展任務(wù)、后續(xù)飛行狀態(tài)和取得的主要技術(shù)成就。在分析、對比國內(nèi)外深空探測現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出未來我國深空探測后續(xù)發(fā)展的幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：嫦娥二號(hào)；技術(shù)成就；深空探測展望

來源出版物：中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)，2013，43（5）: 467-477

聯(lián)系郵箱：黃江川，hjiangchuan@126.com

中國月球探測進(jìn)展（2001—2010年）

劉建忠，歐陽自遠(yuǎn)，李春來，等

摘要：21世紀(jì)是人類全面探測太陽系的新時(shí)代，而月球探測是人類探測太陽系的歷史開端。中國的月球探測，首先經(jīng)歷了35年的跟蹤研究和積累。通過系統(tǒng)調(diào)研蘇、美兩國月球探測的進(jìn)展，綜合分析深空探測的技術(shù)進(jìn)步與月球和行星科學(xué)的研究成果，適時(shí)總結(jié)與展望深空探測的走向與發(fā)展趨勢。在此基礎(chǔ)上，又經(jīng)歷了長達(dá)十年的科學(xué)目標(biāo)與工程實(shí)現(xiàn)的綜合論證，提出了我國月球探測的發(fā)展戰(zhàn)略與愿景規(guī)劃。2004年我國首次月球探測工程立項(xiàng)啟動(dòng)，經(jīng)過三年多的工程實(shí)施，于2007年10月24日成功發(fā)射“嫦娥一號(hào)”月球探測衛(wèi)星。目前我國探月工程二期和三期工程都已完成立項(xiàng)任務(wù)，正在按預(yù)定的計(jì)劃節(jié)點(diǎn)穩(wěn)步推進(jìn)。到2020年前我國將實(shí)現(xiàn)月面軟著陸與月球樣品的采集與返回。

關(guān)鍵詞：中國；月球探測；進(jìn)展與展望

來源出版物：礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2013，32（5）: 544-551

聯(lián)系郵箱：劉建忠，liujz@nao.cas.cn

中國月球探測器發(fā)展歷程和經(jīng)驗(yàn)初探

葉培建，黃江川，孫澤洲，等

摘要：在闡述了我國月球探測活動(dòng)的實(shí)施策略及“繞、落、回”三階段步驟后，以探月工程中的月球探測器（衛(wèi)星）為代表和重點(diǎn)，系統(tǒng)介紹了嫦娥一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)及五號(hào)的任務(wù)需求與特點(diǎn)、設(shè)計(jì)思路與要點(diǎn)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑。分析了已成功實(shí)現(xiàn)的繞、落任務(wù)所取得的技術(shù)跨越及成果。初步總結(jié)的工程實(shí)踐與管理經(jīng)驗(yàn)對未來深空探測任務(wù)規(guī)劃及實(shí)施應(yīng)具有應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：月球探測；技術(shù)發(fā)展；嫦娥衛(wèi)星；探測器

來源出版物：中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)，2014，44（6）: 543-558

聯(lián)系郵箱：孟林智，mlinzhi501@gmail.com

深空探測器自主技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

崔平遠(yuǎn)，徐瑞，朱圣英，等

摘要：深空探測器距離地球遠(yuǎn)、所處環(huán)境復(fù)雜、苛刻，利用地面測控站進(jìn)行深空探測器的遙測和遙控已經(jīng)很難滿足探測器控制的實(shí)時(shí)性和安全性要求。深空探測器自主技術(shù)即通過在探測器上構(gòu)建一個(gè)智能自主管理軟件系統(tǒng)，自主地進(jìn)行工程任務(wù)與科學(xué)任務(wù)的規(guī)劃調(diào)度、命令執(zhí)行、星上狀態(tài)的監(jiān)測與故障時(shí)的系統(tǒng)重構(gòu)，完成無人參與情況下的探測器長時(shí)間自主安全運(yùn)行，自主技術(shù)已經(jīng)逐漸成為深空探測領(lǐng)域未來發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。本文首先分析了傳統(tǒng)測控模式對深空探測的約束，回顧了深空探測器自主技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，分析了實(shí)現(xiàn)深空探測器自主運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，包括在軌自主管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、自主任務(wù)規(guī)劃技術(shù)、自主導(dǎo)航與控制技術(shù)、自主故障處理技術(shù)和自主科學(xué)任務(wù)操作技術(shù)。然后結(jié)合深空探測工程實(shí)施和技術(shù)發(fā)展需求，提出未來深空探測器自主技術(shù)發(fā)展的趨勢和重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：深空探測；自主管理；規(guī)劃；自主導(dǎo)航；系統(tǒng)恢復(fù)

來源出版物：航空學(xué)報(bào)，2014，35（1）: 13-28

聯(lián)系郵箱：徐瑞，xurui@bit.edu.cn

地外有機(jī)化合物

楊晶，林楊挺，歐陽自遠(yuǎn)

摘要：球粒隕石中的有機(jī)化合物起源于星際介質(zhì)，是構(gòu)成太陽星云的初始組分，并與其他物質(zhì)一起吸積形成小行星和行星。在小行星內(nèi)，有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷了不同程度的水蝕變和熱變質(zhì)作用。球粒隕石中的有機(jī)化合物盡管是非生命成因，但組成極為復(fù)雜，主要是類似于干酪根的大分子物質(zhì)，以及少量可溶性有機(jī)物。大部分可溶有機(jī)分子也發(fā)現(xiàn)于地球生物圈，但前者可具有完全不同的H、C、N等同位素組成，這也是它們來源于地球之外的重要證據(jù)。星云中宇宙線和紫外線（UV）的輻射、小行星的熱變質(zhì)和水蝕變，是地外有機(jī)質(zhì)演化的主要過程。球粒隕石中的有機(jī)質(zhì)是地球生命起源的物質(zhì)基礎(chǔ)，是生命起源不可或缺的重要環(huán)節(jié)。同樣重要的是，大量的火星探測表明，火星歷史上有過滿足生命存在的基本條件，而在火星隕石中還發(fā)現(xiàn)了一些生物活動(dòng)相關(guān)的線索。未來很可能首先在火星上發(fā)現(xiàn)地外生命存在的證據(jù)。

關(guān)鍵詞：有機(jī)質(zhì)；干酪根；可溶性有機(jī)分子；隕石；火星；生命起源

來源出版物：地學(xué)前緣，2014，21（6）: 165-187

中國深空探測進(jìn)入/再入返回技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和展望

葉培建，楊孟飛，彭兢，等

摘要：簡要介紹了國外深空探測任務(wù)中進(jìn)入有大氣天體和再入返回地球大氣的發(fā)展情況，重點(diǎn)介紹了國內(nèi)深空探測再入返回的共性關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，包括氣動(dòng)、熱防護(hù)、制導(dǎo)導(dǎo)航與控制（GNC）、回收和測控通信等技術(shù)，最后對我國未來深空探測再入返回和有大氣天體進(jìn)入技術(shù)的發(fā)展提出了建議。

關(guān)鍵詞：中國探月工程；月地高速再入返回；深空探測進(jìn)入/再入；返回技術(shù)

來源出版物：中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)，2015，45（3）: 229-238

探月三期月地高速再入返回飛行器技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊孟飛，張高，張伍，等

摘要：探月三期月地高速再入返回任務(wù)是我國首個(gè)深空探測再入返回任務(wù)，研制目的是突破和掌握月地高速再入返回關(guān)鍵技術(shù)，為嫦娥五號(hào)任務(wù)研制奠定基礎(chǔ)。本文給出了月地高速再入返回飛行器的任務(wù)特點(diǎn)，進(jìn)行了任務(wù)概貌和研制過程介紹，闡述了雙平臺(tái)和多目標(biāo)飛行器方案設(shè)計(jì)及飛行過程設(shè)計(jì)情況，并給出了在軌飛行結(jié)果。結(jié)果表明，月地高速再入返回飛行器所有功能性能均滿足任務(wù)要求，在軌飛行狀態(tài)正常，技術(shù)設(shè)計(jì)正確可行。

關(guān)鍵詞：探月三期；月地返回；高速再入；雙平臺(tái)

來源出版物：中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)，2015，45（2）: 111-123

聯(lián)系郵箱：楊孟飛，yangmf@bice.rog.cn

中國深空探測現(xiàn)狀及持續(xù)發(fā)展趨勢

孫澤洲，孟林智

摘要：簡要介紹了國外深空探測發(fā)展態(tài)勢和內(nèi)涵，剖析了中國深空探測取得的成功經(jīng)驗(yàn)與主要差距。然后重點(diǎn)結(jié)合中國發(fā)展現(xiàn)狀和現(xiàn)實(shí)需求，提出了中國深空探測后續(xù)發(fā)展目標(biāo)，梳理出后續(xù)任務(wù)需提前開展研究的核心技術(shù)。最后對中國深空探測的持續(xù)發(fā)展提出了建議。

關(guān)鍵詞：深空探測；發(fā)展現(xiàn)狀；技術(shù)需求；持續(xù)發(fā)展趨勢

來源出版物：南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，47（6）: 785-791

聯(lián)系郵箱：孫澤洲，sunzezhou1970@126.com

Measurements of energetic particle radiation in transit to mars on the mars science laboratory

Zeitlin，C；Hassler，DM；Cucinotta，F(xiàn)A；et al.

Abstract: The Mars Science Laboratory spacecraft，containing the Curiosity rover，was launched to Mars on 26 November 2011，and for most of the 253-day，560-minion-kilometer cruise to Mars，the Radiation Assessment Detector made detailed measurements of the energetic particle radiation environment inside the spacecraft. These data provide insights into the radiation hazards that would be associated with a human mission to Mars. We report measurements of the radiation dose，dose equivalent，and linear energy transfer spectra. The dose equivalent for even the shortest round-trip with current propulsion systems and comparable shielding is found to be 0.66±0.12 sievert.

來源出版物：Science，2013，340（6136）: 1080-1084

JUpiter ICy moons Explorer（JUICE）: An ESA mission to orbit Ganymede and to characterise the Jupiter system

Grasset，O；Dougherty，MK；Coustenis，A；et al.

Abstract: Past exploration of Jupiter’s diverse satellite system has forever changed our understanding of the unique environments to be found around gas giants，both in our solar system and beyond. The detailed investigation of three of Jupiter’s Galilean satellites（Ganymede，Europa，and Callisto），which are believed to harbour subsurface water oceans，is central to elucidating the conditions for habitability of icy worlds in planetary systems in general. The study of the Jupiter system and the possible existence of habitable environments offer the best opportunity for understanding the origins and formation of the gas giants and their satellite systems. The Jupiter ICy moons Explorer（JUICE）mission，selected by ESA in May 2012 to be the first large mission within the Cosmic Vision Program 2015-2025，will perform detailed investigations of Jupiter and its system in all their inter-relations and complexity with particular emphasis on Ganymede as a planetary body and potential habitat. The investigations of the neighbouring moons，Europa and Callisto，will complete a comparative picture of the Galilean moons and their potential habitability. Here we describe the scientific motivation for this exciting new European-led exploration of the Jupiter system in the context of our current knowledge and future aspirations for exploration，and the paradigm it will bring in the study of giant（exo）planets in general.

Keywords: space exploration；Ganymede；Jupiter；Europa；Callisto；Jovian system

來源出版物：Planetary and Space Science，2013，78: 1-21

Curiosity at gale crater，Mars: Characterization and analysis of the Rocknest sand shadow

Blake，DF；Morris，RV；Kocurek，G；et al.

Abstract: The Rocknest Aeolian deposit is similar to aeolian features analyzed by the Mars Exploration Rovers（MERs）Spirit and Opportunity. The fraction of sand ＜150 micrometers in size contains similar to 55% crystalline material consistent with a basaltic heritage and similar to 45% X-ray amorphous material. The amorphous component of Rocknest is iron-rich and silicon-poor and is the host of the volatiles（water，oxygen，sulfur dioxide，carbon dioxide，and chlorine）detected by the Sample Analysis at Mars instrument and of the fine-grained nanophase oxide component first described from basaltic soils analyzed by MERs. The similarity between soils and aeolian materials analyzed at Gusev Crater，Meridiani Planum，and Gale Crater implies locally sourced，globally similar basaltic materials or globally and regionally sourced basaltic components deposited locally at all three locations.

來源出版物：Science，2013，341（6153）: 1239505

Impact-generated hydrothermal systems on Earth and Mars

Osinski，Gordon R；Tornabene，Livio L；Banerjee，Neil R；et al.

Abstract: It has long been suggested that hydrothermal systems might have provided habitats for the origin and evolution of early life on Earth，and possibly other planets such as Mars. In this contribution we show that most impact events that result in the formation of complex impact craters（i.e.，＞2-4 and ＞5-10 km diameter on Earth and Mars，respectively）are potentially capable of generating a hydrothermal system. Consideration of the impact cratering record on Earth suggests that the presence of an impact crater lake is critical for determining the longevity and size of the hydrothermal system. We show that there are six main locations within and around impact craters on Earth where impact-generated hydrothermal deposits can form:（1）crater-fill impact melt rocks and melt-bearing breccias；（2）interior of central uplifts；（3）outer margin of central uplifts；（4）impact ejecta deposits；（5）crater rim region；and（6）post-impact crater lake sediments. We suggest that these six locations are applicable to Mars as well. Evidence for impact-generated hydrothermal alteration ranges from discrete vugs and veins to pervasive alteration depending on the setting andnature of the system. A variety of hydrothermal minerals have been documented in terrestrial impact structures and these can be grouped into three broad categories:（1）hydrothermally-alteredtarget-rockassemblages；（2）primary hydrothermal minerals precipitated from solutions；and（3）secondary assemblages formed by the alteration of primary hydrothermal minerals. Target lithology and the origin of the hydrothermal fluids strongly influences the hydrothermal mineral assemblages formed in these post-impact hydrothermal systems. There is a growing body of evidence for impact-generated hydrothermal activity on Mars；although further detailed studies using high-resolution imagery and multispectral information are required. Such studies have only been done in detail for a handful of Martian craters. The best example so far is from Toro Crater. We also present new evidence for impact-generated hydrothermal deposits within an unnamed similar to 32 km diameter crater similar to 350 km away from Toro and within the larger Holden Crater. Synthesizing observations of impact craters on Earth and Mars，we suggest that if there was life on Mars early in its history，then hydrothermal deposits associated with impact craters may provide the best，and most numerous，opportunities for finding preserved evidence for life on Mars. Moreover，hydrothermally altered and precipitated rocks can provide nutrients and habitats for life long after hydrothermal activity has ceased.

Keywords:impactprocesses；cratering；Mars；astrobiology

來源出版物：ICARUS，2013，224（2）: 347-363

Solar wind forcing at Mercury: WSA-ENLIL model results

Baker，Daniel N；Poh，Gangkai；Odstrcil，Dusan；et al.

Abstract: Analysis and interpretation of observations from the MESSENGER spacecraft in orbit about Mercury require knowledge of solar wind “forcing” parameters. We have utilized the Wang-Sheeley-Arge（WSA）-ENLIL solar wind modeling tool in order to calculate the values of interplanetary magnetic field（IMF）strength（B），solar wind velocity（V）and density（n），ram pressure（similar to nV2），cross-magnetosphere electric field（V×B），Alfven Mach number（MA），and other derived quantities of relevance for solar wind-magnetosphere interactions. We have compared upstream MESSENGER IMF and solar wind measurements to see how well the ENLIL model results compare. Such parameters as solar wind dynamic pressure are key for determining the Mercury magnetopause standoff distance，for example. We also use the relatively high-time-resolution B-field data from MESSENGER to estimate the strength of the product of the solar wind speed and southward IMF strength（Bs）at Mercury. This product VBs is the electric field that drives many magnetospheric dynamical processes and can be compared with the occurrence of energetic particle bursts within the Mercury magnetosphere. This quantity also serves as input to the global magneto hydrodynamic and kinetic magnetosphere models that are being used to explore magnetospheric and exospheric processes at Mercury. Moreover，this modeling can help assess near-real-time magnetospheric behavior for MESSENGER orothermissionanalysisand/orground-based observational campaigns. We demonstrate that this solar wind forcing tool is a crucial step toward bringing heliospheric science expertise to bear on planetary exploration programs.

來源出版物：Journal of Geophysical Research-Space Physics，2013，118（1）: 45-57

Return to venus of the Japanese venus climate orbiter AKATSUKI

Nakamura，Masato；Kawakatsu，Yasuhiro；Hirose，Chikako；et al.

Abstract: Japanese Venus Climate Orbiter/AKATSUKI was proposed in 2001 with strong support by international Venus science community and approved as an ISAS（The Institute of Space and Astronautical Science）mission soon after the proposal. The mission life we expected was more than two Earth years in Venus orbit. AKATSUKI was successfully launched at 06∶58∶22 JST on May 21，2010，by H-IIA F17. After the separation from H-IIA，the telemetry from AKATSUKI was normally detected by DSN Goldstone station（10:00 JST）and the solar cell paddles’deployment was confirmed. After a successful cruise，the malfunction happened on the propulsion system during the Venus orbit insertion（VOI）on Dec. 7，2010. The engine shut down before the planned reduction in speed to achieve. The spacecraft did not enter the Venus orbit but entered an orbit around the Sun with a period of 203 days. Most of the fuel still had remained，but the orbital maneuvering engine was found to be broken and unusable. However，we have found an alternate way of achieving orbit by using only the reaction control system（RSC）. We had adopted the alternate way for orbital maneuver and three minormaneuvers in Nov. 2011 were successfully done so that AKATSUKI would meet Venus in 2015. We are considering several scenarios for VOI using only RCS.

來源出版物：Acta Astronautica，2014，93: 384-389

Preface: The Chang’e-3 lander and rover mission to the Moon

Ip，Wing-Huen；Yan，Jun；Li，Chun-Lai；et al.

Abstract: The Chang’e-3（CE-3）lander and rover mission to the Moon was an intermediate step in China’s lunar exploration program，which will be followed by a sample return mission. The lander was equipped with a number of remote-sensing instruments including a pair of cameras（Landing Camera and Terrain Camera）for recording the landing process and surveying terrain，an extreme ultraviolet camera for monitoring activities in the Earth’s plasmasphere，and a first-ever Moon-based ultraviolet telescope for astronomical observations. The Yutu rover successfully carried out close-up observations with the Panoramic Camera，mineralogical investigations with the VIS-NIR Imaging Spectrometer，study of elemental abundances with the Active Particle-induced X-ray Spectrometer，and pioneering measurements of the lunar subsurface with Lunar Penetrating Radar. This special issue provides a collection of key information on the instrumental designs，calibration methods and data processing procedures used by these experiments with a perspective of facilitating further analyses of scientific data from CE-3 in preparation for future missions.

Keywords: Chang’e-3；Moon Lander；rover；radar；lunar telescope

來源出版物：Research in Astronomy and Astrophysics，2014，14（12）: 1511-1513

The gravity field，orientation，and ephemeris of Mercury from MESSENGER observations after three years in orbit

Mazarico，Erwan；Genova，Antonio；Goossens，Sander；et al.

Abstract: We have analyzed 3 years of radio tracking data from the MESSENGER spacecraft in orbit around Mercury and determined the gravity field，planetary orientation，and ephemeris of the innermost planet. With improvements in spatial coverage，force modeling，and data weighting，we refined an earlier global gravity field both in quality and resolution，and we present here a spherical harmonic solution to degree and order 50. In this field，termed HgM005，uncertainties in low-degree coefficients are reduced by an order of magnitude relative to earlier global fields，and we obtained a preliminary value of the tidal Love number k2of 0.451±0.014. We also estimated Mercury’s pole position，and we obtained an obliquity value of 2.06±0.16 arcmin，in good agreement with analysis of Earth-based radar observations. From our updated rotation period（58.646146±0.000011 days）and Mercury ephemeris，we verified experimentally the planet’s 3:2 spin-orbit resonance to greater accuracy than previously possible. We present a detailed analysis of the HgM005 covariance matrix，and we describe some near-circular frozen orbits around Mercury that could be advantageous for future exploration.

Keywords: mercury；gravity field；MESSENGER；planetary orientation；Planetary Ephemeris

來源出版物：Journal of Geophysical Research-Planets，2014，119（12）: 2417-2436

Differentiation of the South Pole-Aitken basin impact melt sheet: Implications for lunar exploration

Hurwitz，Debra M；Kring，David A

Abstract: We modeled the differentiation of the South Pole-Aitken（SPA）impact melt sheet to determine whether noritic lithologies observed within SPA formed as a result of the impact. Results indicate differentiation of SPA impact melt can produce noritic layers that may accommodate observed surface compositions but only in specific scenarios. One of nine modeled impact melt compositions yielded layers of noritic materials that account for observations of noritic lithologies at depths of similar to 6 km. In this scenario，impact occurred before a hypothesized lunar magma ocean cumulate overturn. The 50 km deep melt sheet would have formed an insulating quenched layer at the surface before differentiating. The uppermost differentiated layers in this scenario have FeO and TiO2contents consistent with orbital observations if they were subsequently mixed with the uppermost quenched melt layer and with less FeO-and TiO2-enriched materials such as ejecta emplaced during younger impacts. These results verify that noritic lithologies observed within SPA could have formed as a direct result of the impact. Therefore，locations within SPA that contain noritic materials represent potential destinations for collecting samples that can be analyzed to determine the age of the SPA impact. Potential destinations include central peaks ofBhabha，Bose，F(xiàn)insen，and Antoniadi craters，as well as walls of Leibnitz and Schrodinger basins. Additionally，potential remnants of the uppermost quenched melt may be preserved in gabbroic material exposed in “Mafic Mound.”Exploring and sampling these locations can constrain the absolute age of SPA，a task that ranks among the highest priorities in lunar science.

來源出版物：Journal of Geophysical Research-Planets，2014，119（6）: 1110-1133

Eight-year climatology of dust optical depth on Mars

Montabone，L；Forget，F(xiàn)；Millour，E；et al.

Abstract: We have produced a multiannual climatology of airborne dust from martian year 24-31 using multiple datasets of retrieved or estimated column optical depths. The datasets are based on observations of the martian atmosphere from April 1999 to July 2013 made by different orbiting instruments: the Thermal Emission Spectrometer（TES）aboard Mars Global Surveyor，the Thermal Emission Imaging System（THEMIS）aboard Mars Odyssey，and the MarsClimateSounder（MCS）aboardMars Reconnaissance Orbiter（MRO）. The procedure we have adopted consists of gridding the available retrievals of column dust optical depth（CDOD）from TES and THEMIS nadir observations，as well as the estimates of this quantity from MCS limb observations. Our gridding method calculates averages and uncertainties on a regularly spaced spatio-temporal grid，using an iterative procedure that is weighted in space，time，and retrieval quality. The lack of observations at certain times and locations introduces missing grid points in the maps，which therefore may result in irregularly gridded（i.e. incomplete）fields. In order to evaluate the strengths and weaknesses of the resulting gridded maps，we compare with independent observations of CDOD by Pan-Cam cameras and Mini-TES spectrometers aboard the Mars Exploration Rovers “Spirit” and “Opportunity”，by the Surface Stereo Imager aboard the Phoenix lander，and by the Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars aboard MRO. We have statistically analyzed the irregularly gridded maps to provide an overview of the dust climatology on Mars over eight years，specifically in relation to its interseasonal and interannual variability，in addition to provide a basis for instrument intercomparison. Finally，we have produced regularly gridded maps of CDOD by spatially interpolating the irregularly gridded maps using a kriging method. These complete maps are used as dust scenarios in the Mars Climate Database（MCD）version 5，and are useful in many modeling applications. The two datasets for the eight available Martian years are publicly available and distributed with open access on the MCD website.

Keywords: Mars，atmosphere；Mars，climate；data reduction techniques

來源出版物：ICARUS，2015，251: 65-95

Review of NASA approach to space radiation risk assessments for Mars exploration

Cucinotta，F(xiàn)rancis A

Abstract: Long duration space missions present unique radiation protection challenges due to the complexity of the space radiation environment，which includes high charge and energy particles and other highly ionizing radiation such as neutrons. Based on a recommendation by the NationalCouncilonRadiationProtectionand Measurements，a 3% lifetime risk of exposure-induced death for cancer has been used as a basis for risk limitation by the National Aeronautics and Space Administration（NASA）for low-Earth orbit missions. NASA has developed a risk-based approach to radiation exposure limits that accounts for individual factors（age，gender，and smoking history）and assesses the uncertainties in risk estimates. New radiation quality factors with associated probability distribution functions to represent the quality factor’s uncertainty have been developed based on track structure models and recent radiobiology data for high charge and energy particles. The current radiation dose limits are reviewed for spaceflight and the various qualitative and quantitative uncertainties that impact the risk of exposure-induced death estimates using the NASA Space Cancer Risk（NSCR）model. NSCR estimates of the number of “safe days” in deep space to be within exposure limits and risk estimates for a Mars exploration mission are described.”

Keywords: National Council on Radiation Protection and Measurements；carcinogenesis；radiation，atmospheric；radiation risk

來源出版物：Health Physics，2015，108（2）: 131-142

An ESA roadmap for geobiology in space exploration

Cousins，Claire R；Cockell，Charles S

Abstract: Geobiology，and in particular mineral-microbeinteractions，has a significant role to play in current and future space exploration. This includes the search for biosignatures in extraterrestrial environments，and the human exploration of space. Microorganisms can be exploited to advance such exploration，such as through biomining，maintenance of life-support systems，and testing of life-detection instrumentation. In view of these potential applications，a European Space Agency（ESA）Topical Team “Geobiology in Space Exploration” was developed to explore these applications，and identify research avenues to be investigated to support this endeavour. Through community workshops，a roadmap was produced，with which to define future research directions via a set of 15 recommendations spanning three key areas: Science，Technology，and Community. These roadmap recommendations identify the need for research into:（1）newterrestrialspace-analogueenvironments；（2）community level microbial-mineral interactions；（3）response of biofilms to the space environment；（4）enzymatic and biochemical mineral interaction；（5）technical refinement of instrumentation for space-based microbiology experiments，including precursor flight tests；（6）integration of existing ground-based planetary simulationfacilities；（7）integrationoffieldsite biogeography with laboratory- and field-based research；（8）modification of existing planetary instruments for new geobiological investigations；（9）development of in situ sample preparation techniques；（10）miniaturisation of existing analytical methods，such as DNA sequencing technology；（11）new sensor technology to analyze chemical interaction in small volume samples；（12）development of reusable Lunar and Near Earth Object experimental platforms；（13）utility of Earth-based research to enable the realistic pursuit of extraterrestrial biosignatures；（14）terrestrial benefits and technological spin-off from existing and future space-based geobiology investigations；and（15）new communication avenues betweenspaceagenciesandterrestrialresearch organisations to enable this impact to be developed.

Keywords: geobiology；astrobiology；space exploration；international space station

來源出版物：Acta Astronautica，2016，118: 286-295

編輯：衛(wèi)夏雯

The opportunity Rover’s Athena science investigation at Meridiani Planum，Mars

Squyres，SW；Arvidson RE；Bell JF；et al.

The Mars Exploration Rover Opportunity has investigated the landing site in Eagle crater and the nearby plains within Meridiani Planum. The soils consist of finegrained basaltic sand and a surface tag of hematite-rich spherules，spherule fragments，and other granules. Wind ripples are common. Underlying the thin soil layer，and exposed within small impact craters and troughs，are flat-lying sedimentary rocks. These rocks are finely laminated，are rich in sulfur，and contain abundant sulfate salts. Small-scale cross-lamination in some locations provides evidence for deposition in flowing liquid water. We interpret the rocks to be a mixture of chemical and silicictastic sediments formed by episodic inundation by shallow surface water，followed by evaporation，exposure，and desiccation. Hematite-rich spherules are embedded in the rock and eroding from them. We interpret these spherules to be concretions formed by post depositional diagenesis，again involving liquid water.

Mars；outcrop；Meridiani；chemical sediment；sulfate；kieserite；jarosite；rover；MER；opportunity