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第1章 火星概貌1

1.1火星的物理特性1

1.1.1火星的运动特征2

1.1.2火星的物理性质2

1.1.3火卫一和火卫二5

1.2火星大气和气候7

1.2.1大气成分和大气化学7

1.2.2大气结构9

1.2.3云、雾、霜10

1.2.4大气环流和尘暴11

1.2.5极冠与水12

1.2.6火星的气候变迁13

1.3火星地质地貌14

1.3.1火星地貌14

1.3.2火星地质15

第2章 探火目的和各个探火阶段18

2.1火星探测最重要的使命是研究生命起源18

2.1.1寻找生物出现前化学现象的证据21

2.1.2寻找过去的生命23

2.1.3寻找现有的生命25

2.2各个探火阶段27

2.2.1飞越和环绕勘测阶段28

2.2.2机器人着陆器和火星车阶段29

2.2.3生物实验室阶段29

2.2.4采样返回阶段30

2.2.5载人探火阶段30

第3章 火星探测技术综览33

3.1探测轨道与发射窗口33

3.1.1复杂的轨道设计33

3.1.2有限的发射窗口40

3.2进入、下降与着陆42

3.2.1进入、下降和着陆的挑战45

3.2.2气动外形减速47

3.2.3火星用降落伞49

3.2.4着陆缓冲系统51

3.3火星探测的主要技术难题54

3.3.1制导控制54

3.3.2测控通信55

3.3.3探测器智能自主技术56

3.3.4新型空间电源技术63

3.4载人火星探测70

3.4.1载人探火的基本问题70

3.4.2星际飞行推进系统75

3.4.3载人探火的特需技术83

第4章 早期的火星探测（1960—1990年）90

4.1苏联火星号系列和福布斯系列90

4.1.1火星—1960A/1960B94

4.1.2火星—1962A/1962B95

4.1.3火星—1969A/1969B96

4.1.4火星—198

4.1.5火星—2/3 （Mars—2/3）99

4.1.6火星—4/5 （Mars—4/5）102

4.1.7火星—6/7 （Mars—6/7）104

4.1.8探测器—2 （Zond—2）105

4.1.9探测器—3 （Zond—3）106

4.1.10宇宙—419 （Cosmos—419）107

4.1.11福布斯—1/2 （Phobos—1/2）107

4.2美国水手号系列和海盗号系列110

4.2.1水手—3 （Mariner—3）112

4.2.2水手—4 （Mariner—4）112

4.2.3水手—6/7 （Mariner—6/7）113

4.2.4水手—8/9 （Mariner—8/9）114

4.2.5海盗—1/2 （Viking—1/2）116

第5章 火星探测高潮迭起（1990年代至今）125

5.1美国的新型火星探测器129

5.1.1火星观测者（Mars Observer）129

5.1.2火星全球勘测者（Mars Global Surveyor， MGS）130

5.1.3火星探路者（Mars Pathfinder）133

5.1.4火星气候轨道器（Mars Climate Orbiter， MCO）135

5.1.5火星极地着陆器（Mars Polar Lander， MPL）136

5.1.6奥德赛（Odyssey）139

5.1.7勇气号／机遇号火星车（Spirit， Opportunity）142

5.1.8火星勘测轨道器（Mars Reconnaissance Orbiter，MRO）153

5.1.9凤凰号极地着陆器（Phoenix）158

5.1.10火星科学实验室（Mars Science Laboratory， MSL）167

5.2俄罗斯和中国的新型火星探测器173

5.2.1火星—8 （Mars—8）173

5.2.2福布斯—土壤探测器（Phobos—Grunt）175

5.2.3萤火一号轨道探测器（YH—1）181

5.3日本和欧空局的新型火星探测器184

5.3.1希望号（Nozomi）184

5.3.2火星快车（Mars Express）186

第6章 火星探测硕果累累196

6.1火星探测的科学成果197

6.1.1火星大气和气候探测197

6.1.2火星地形地貌和土壤岩石探测199

6.1.3火星上水的勘测202

6.2火星探测的工程成果208

6.2.1深空通信技术208

6.2.2空间姿控技术209

6.2.3轨道器气动减速技术209

6.2.4软着陆技术211

6.2.5遥感探测技术212

6.2.6机器人探测技术214

6.2.7采样和现场理化分析技术215

第7章 探测故障与教训221

7.1火星探测分系统故障分析221

7.1.1推进分系统222

7.1.2结构和机构系统226

7.1.3热控系统227

7.1.4电源系统228

7.1.5制导、导航与控制系统（GNC）230

7.1.6测控和通信系统（TT&C）232

7.1.7其他234

7.2经验和教训236

7.2.1探火途中充满艰辛236

7.2.2正确的发展战略是深空探测事业的头等大事239

7.2.3严格周密的管理是探测任务成功的保障241

第8章 火星探测前景246

8.1未来10年的火星探测计划246

8.1.1火星大气和挥发物演化探测器（MAVEN）247

8.1.2洞察号地震和内核探测器（InSight）249

8.1.3地外生物探测器（ExoMars）252

8.1.4空中机器人（Aerobots）255

8.1.5火星表面采样返回259

8.2载人火星探测构想261

8.2.1 NASA的载人探火构想263

8.2.2欧空局的载人探火构想273

附表一 火星探测活动编年表285

附表二 火星探测故障表301