無人探測太空飛行器：深空探測器系統概述，市場現狀及發展趨勢分析

1 深空探測器系統概述

深空探測器是對月球及以遠的天體和空間環境進行探測的無人太空飛行器，按探測目標具體可以將深空探測器分為月球探測器、太陽探測器、行星及行星際探測器等。

深空探測器一般由科學載荷及平臺構成，探測器的科學載荷一般由探測器的觀察目標及探測任務決定。探測器的平臺與地球軌道上的衛星系統空間段的保障系統相似，由推進系統、電源系統、通信系統、導航控制系統、指令和數據處理系統、結構及熱控制系統等構成。而深空探測器的測量方式存在兩類，即遙感測量和原位測量。
遙感測量不受目標和探測器之間介質的影響，早起遙感測量採用成像測量法，現在則主要採用高光譜測量，從紫外光譜到紅外光譜，為了提供更全面的信息，X 光，伽馬射線、中子核譜也用於遙感測量。通過圖像和光譜測量，深空探測器能提供在地球軌道上無法得到的精度和試點的觀測結果。
原位測量則注重於測量探測器的環境條件，環境的變化會導致探測器特性發生顯著變化，這種測量包括電磁場及其波動測量、高能粒子、等離子體、中性粒子等環境測量。我國深空探測主要由中國探月工程以及火星探測計劃組成，其中，我國探月工程進展及未來規劃如圖79 所示。

火星探測器計劃方面，2020 年 7 月 23 日，我國在中國文昌航天發射場，用長徵五號遙四運載火箭成功發射首次火星探測任務天問一號探測器，天問一號火星探測器將在地火轉移軌道飛行約 7 個月後，到達火星附近，通過「剎車」完成火星捕獲，進入環火軌道，並擇機開展著陸、巡視等任務，進行火星科學探測。
同時，我國於 2019 年 4 月發布了小行星探測任務合作機遇公告，向國內院校、民營企業和國外科研機構徵集。小行星探測任務擬採用一次發射實現一顆近地小行星取樣返回和一顆主帶彗星繞飛探測。對近地小行星開展繞飛探測，擇機附著小行星表面、採集小行星樣品，返回地球附近釋放返回艙，將樣品送回地球；探測器再經地球、火星借力飛行到達小行星帶，對彗星開展繞飛探測。任務總計歷時約 10 年。探測器配置相關科學載荷，以飛越、伴飛、附著、採樣返回等方式，對目標小行星進行遙感探測、就位探測和採樣返回。
性能參數方面，深空探測器的性能指標與衛星空間系統整機類似，但在具體總體參數要求存在一定差異，如深空探測器的控制導航系統精度要求更高，通信系統中無線電發射機的功率及天線口徑更大。

2 深空探測器市場現狀

深空探測器項目多數為國家行為，由政府投入經費並將市場大部分用於研製過程，市場化程度較弱，因此本報告未針對深空探測器市場規模進行分析。

3 深空探測器技術發展趨勢

與近地軌道航天任務相比，由於深空探測時間跨度大，工程系統的研製過程和運行管理體系更為複雜，當前，深空探測器性能受包含深空測控通信、空間核動力系統、自主控制系統（自主導航、自主制導與控制、自主任務規劃、自主故障診斷與重構）等幾方面的短板限制，具體各短板方向、具體涉及的問題以及相關技術的發展趨勢如表 48 所示。

同時，深空探測器平臺與載荷的融合程度越來越高，難以採用通用平臺設計，存在一體化設計的發展趨勢。
（本報告觀點及版權屬於原作者，僅供參考。報告來源：中航證券）