中國航天現階段如果想發展深空探測，比如研究木星以外太陽系三大行星環繞飛行探測器，能用長征三號發射嗎？

如果長征三號達不到要求，那麼我國的長征系列家族中有誰能夠勝任？還有就是進行太陽系內遠距離星際航行的探測器對於其搭載的運載火箭運載火箭上面級的組成有沒有什麼特定的需求？在探測器飛往目的行星的過程中探測器是否要進行結構完全展開操作？是用分離級推進器進行運輸還是說就靠著探測器自己的推進引擎一路開開關關到達目的行星？
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遠距離深空探測器在航行過程中的空間位置定位遙控是怎麼做到精確控制的？
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還有中國航天科技部門下屬機構單位有沒有內似於NASA的先驅部門Jpl的？
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請教各位有識之士詳細介紹一下，謝謝了！

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謝邀，去火星甚至木星都能做到，看做多大的探測器，螢火一號級別應該夠了。

首先軌道一般選擇霍曼轉移：發射用的火箭和上面級在離開地球時一次全燒完，整個航程全靠慣性，只要偶爾進行軌道微調修正。最後在接近目標行星的時候用探測器自帶發動機變軌捕獲進入環繞軌道。

暫不考慮借力飛越，對木星還不算完全必需，而且很依賴測控精度和窗口時機。也不考慮去土星或者遠日行星，測控、電源、壽命都不夠，僅僅運力夠了沒用。

去火星的dv跟去月球很接近，都是第二宇宙速度出頭一點，肯定沒問題。去木星的dv比較大，但不超過第三宇宙速度，相對於第二宇宙速度多了5.5km/s。靠長三乙本身達不到這個速度，哪怕不帶載荷發射自身空殼都不夠。但增加上面級變成4級或者5級火箭還行，其中長三乙只負責到第二宇宙速度，剩下5.5km/s靠上面級。

例如用長二捆加上固體上面級發射同步衛星的過程：CZ2E先發射到LEO，然後固體的近地點發動機推到GTO(dv約3km/s)，再由一台固體的遠地點發動機圓化軌道到GEO(dv約1.5~1.8km/s)。這兩級的dv加起來約4.5~4.8km/s。現在有遠征上面級，效果應該好於老掉牙的固推。

長三乙的GTO能力5.5噸，用這種方法(按比例縮小)能發射的木星探測器質量約一噸。扣掉探測器自帶燃料之後剩下乾重約300公斤；扣掉變軌發動機乾重和大面積的天線、太陽帆板之後剩下探測器本體約100公斤，正好夠塞個螢火一號(原設計本身幾乎沒有變軌發動機，靠俄羅斯探測器搭載)。

雖然功能寒磣點，但也算解決了有無問題。深空測控問題按照螢火一號加大天線再用上貴州大鍋之後也能基本解決。畢竟俄羅斯的電子系統更差，否則後來螢火的總師也不至於被策反。

可惜螢火一號以及後續的火星探測計劃的決策整個搞成了「干大事而惜身，見小利而忘命」的典型。為了省一枚長三的錢搭俄羅斯的福布斯/天頂2SB，連總師一起賠進去；然後被印度刺激了又不願意服輸，瑟瑟發抖的直奔長五繞落巡一步到位，TRL成熟度簡直爆表。

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使用長征三號，可以到火星環繞甚至降落，但是無法直接到木星環繞

先糾正一點，木星以外就只有三顆行星了：土星，天王，海王。

深空探測行星任務一般有三種：

1。飛掠。飛過去擦肩而過而已，軌道簡單、飛行器簡單、不需要帶複雜的制動和推進系統。像兩位先鋒、兩位旅行者和新視野號都是這種幾百公斤重，嗖一下飛出去了，根本停不下來到行星環繞軌道。

2。環繞。要進入環繞另一行星的軌道，要帶複雜的制動和推進系統，意味著非常多燃料，如果是去木星和土星這種有著龐大衛星群的行星就需要攜帶更多，需要數噸，在近地軌道離開火箭後它們需要靠自身動力加速和制動。木星土星這種任務都是幾噸級別的（伽利略3，朱諾4，卡西尼6）。

3。降落。帶有著陸器，就更複雜了，這個最難，也會增加一定重量，看你扔什麼著陸器了，現在木星土星這邊就扔過一個惠更斯（300公斤的）到土衛六。

當然，由於人類已經到訪過太陽系內任何一種星體了（八大行星，幾個矮行星，幾十顆小行星，數顆彗星），飛掠任務基本都不再有什麼意義。降落是最理想的，但難度和花費都最大，目前的主流還是環繞，我們就以此為基準。

軌道設計一般有兩種：

1。直達（霍曼轉移）。一站直達，但這個受限於任務要求的特徵能量（characteristic energy，可以一次性克服太陽引力飛到無限遠處），從地球出發飛得越遠對火箭要求越高。

2。引力助推。通過大型行星的引力，通過設計合理的軌跡實現加速，這樣能降低對火箭的要求，但時間太長了。

能直達最好，節省時間簡化軌道提高任務成功率，比如新視野號是直達木星，只用了1年時間；依靠各種引力助推的伽利略號抵達木星用了6年。

好了，背景簡單介紹完畢。

長征三號目前的最好表現是嫦娥三號（長三乙火箭）的3.8噸進入地月轉移軌道，如果從地表大約300千米高的位置出發，地月轉移軌道對速度增量的要求是3千米/秒左右。

地火轉移軌道需要的增量大約在3.6千米/秒，長三乙差不多能送一個2-3噸的東西送進這個軌道，也就是說它差不多可以實現一個火星無人著陸任務了。但我國的第一個火星探測任務螢火一號則比較可惜，在2011年搭乘俄羅斯火箭時被帶到溝里去了，不幸失敗。印度的PSLV火箭能力僅有長三乙的三分之一，在2013年成功發射了印度的第一個探測器，雖然有效載荷僅有33公斤、深空探測由美國完成，最後獲得成功，成為世界第四、亞洲第一、也是世界上第一個探測火星就成功的國家。說明探測火星對火箭要求並不高。

繼續說長征三號，它到了木星就是另外一幅光景：這個速度增量要求就要翻一倍了，而對火箭的能力要求更多（能量與速度平方成正比）。長三乙沒有能力送個哪怕幾百公斤的直達木星，更強的長征七號也做不到，到土星甚至更遠的就更不可能了。

只有長五有可能送個2噸級別的直達木星，差不多夠一個不錯的環繞任務了，要是帶引力助推的軌道設計妥妥的去土星。

所以，基於長三乙或長七，只有一個可能性是發一個簡單的（1噸級）、不斷經過地球甚至金星引力加速，然後抵達木星環繞軌道。但這玩意兒估計活不過半年，不帶足夠燃料，木星那69個衛星可不是鬧著玩的，各種引力擾動分分鐘把你玩死。

不過也可以發一個飛掠的，利用金星/地球引力加速到木星，如果木星和土星位置夠好再木星加速後飛掠土星，也是有可能的。但那老感覺就沒有任何新的科技回報了，別人都做過了，就像在太陽系打水漂一樣玩，納稅人這邊又罵你浪費錢、西部人民還吃草了。

對了，咱們還忽略了一個基本前提，比起火箭而言，我國目前的深空探測通訊能力是個大短板，現在的極限是嫦娥二號創造的突破1000萬公里的有效深空通訊。而火星任務就要求能實現5600萬-4億公里範圍內的深空通訊，木星和土星那就翻很多倍了。咱們還有很長的路要走。

所以你發過去不要緊，還得能聯繫上才算，蘇聯和俄羅斯發了幾十個探測器到火星，基本都失聯不知道飛哪兒去了。而美國旅行者二號都飛出280億公里了，還在有事沒事兒回來打個招呼呢。

所以說深空探測是個很系統的工程，考驗方方面面的基本功，火箭只是其中一個細節。

還有一個小問題忘記回答，我國航天科技集團的錢學森實驗室類似JPL這種NASA的先驅部門，但JPL之所以成為JPL，是因為天量的資金，常年20億+美元。有了錢，一個本來在地上搞火箭飛機的噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory）都能遍訪太陽系。把這些錢連續給錢室幾十年，錢室跟JPL還不稱兄道弟的平起平坐？

不過為啥給錢室啊？20億美元能買北京好幾斤房本了。

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深空探測主要是看C3能量 （相當於探測器剛好逃離地球引力作用範圍時相對地球速度的平方）

對於去火星任務 以好奇號Curiosity為例 NASA給出的參數是

382頁最下面

可以看到C3能量不到20就夠了

對於去木星的任務 以朱諾號Juno為例

Juno Mission & Trajectory Design

C3能量需要31.1 但是注意Juno號並不是直達木星的 發射後它進入了周期大約為兩年的繞日軌道 兩年後飛躍地球 利用引力彈弓飛向了木星 所以要直達木星的話 C3能量還要更高

下面回到長三乙

第3-29頁下面

火星不到20的C3 長三乙能打2噸 這個性能還是OK的 安排妥當環繞或者著陸都沒問題

而去木星需要30多的C3 （而且我們假設依然是使用朱諾號的軌跡） 那麼探測器只能做一噸多。。飛躍能做到 但環繞木星可能就很難了。。（orbit insertion burn不說 中間的一次深空機動也要不少燃料的）

再往外的話。。就越來越難了。。所以還是拋棄長三乙吧 改用長五多好！

另外推薦這個回答

知乎用戶：長征三號乙GTO運力和發射新視野號的Atlas V 551一樣，中國是否也有能力發射冥王星探測器？

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先給出結論：無法使用長征三號乙（指長征三號乙增強型，即G2、G3、G5型等，下同）發射探測器直接抵達木星，但若藉助引力助推則可以發射，探測器的總重為1.8～3.1噸，其中有效載荷（即探測器攜帶的科學載荷）的重量為100～200kg。

1. 無法使用長征三號乙發射探測器沿霍曼轉移軌道直接抵達木星

取木星平均軌道半徑為5.204AU，則從地球出發沿霍曼轉移軌道直接抵達木星所需的C3為77.344km^2/s^2，而根據長三甲系列火箭用戶手冊(2011版)提供的圖表可以推算出，長征三號乙(LM-3BE)的深空任務運力為零時（即什麼載荷也不發射，僅僅只是把自己的三子級空殼發射出去），C3為63～72km^2/s^2，無法抵達木星。沿霍曼轉移軌道直接抵達木星的發射窗口大約1年1次，飛行時間大約2.7年。

2. 藉助引力助推，可以使用長征三號乙發射木星探測器，間接抵達木星

2.1 採用朱諾號的軌道設計方案

朱諾號發射後，先進入周期大約為2年的橢圓軌道（橢圓軌道的周期為整數年，即地球軌道周期的整數倍，稱為共振軌道），然後經地球引力助推加速，從而得以繼續前進抵達木星，總飛行時間4年11個月，大約4.92年。由於有地球的引力助推，因此火箭可以用小一點的，或者探測器可以造得大一點。由於採用了共振軌道的設計，因此發射窗口仍然為大約1年1次，總飛行時間約為5年。

假設使用長征三號乙將一顆木星探測器發射入周期為2年的橢圓軌道，則所需的C3為25.796km^2/s^2，此時長征三號乙的運力為1.825噸。若探測器在近木點高度5000km處減速（為便於計算，假設減速瞬間完成，下同），進入周期為53.5天的捕獲軌道，則減速所需的速度增量為0.540km/s。若探測器所用的主發動機為第三代490N發動機，比沖為325秒，則減速耗費的燃料為m=m0*(1-e^(Δv/(-Isp*g)))=1.825*(1-e^(540/(-325*9.81)))≈0.284(t)，至少要攜帶284kg的燃料。假設探測器攜帶了600kg的燃料，則探測器乾重約為1.2噸，假設乾重的10%為有效載荷（嫦娥二號乾重1175kg，有效載荷總重140kg，占乾重的百分比為11.91%），則有效載荷總重可達120kg，綽綽有餘，參考嫦娥二號的有效載荷設置，可以攜帶多台科學儀器。

朱諾號的出發C3為31.1km^2/s^2，此時長征三號乙的運力為1.534噸。按上段的計算結果等比例縮小，有效載荷總重可達100kg。

2.2 採用伽利略號的軌道設計方案

伽利略號後半段的軌道與朱諾號非常類似，伽利略號發射後先藉助金星引力加速，然後藉助地球第一次引力加速，進入一個周期為2年的橢圓軌道，接著藉助地球第二次引力加速（兩次飛越地球的時間為1990年12月8日、1992年12月8日），然後抵達木星，總飛行時間為6年1個多月，大約6.14年。由於先後經歷了金星、地球、地球共3次引力助推加速，因此發射所需的C3可以更小，火箭可以更小或者探測器可以更大，但由於經歷了更多天體的引力助推，指定的天體相對位置關係的出現次數更少，因此發射窗口更少，兩次發射窗口的間隔將會大於1年，總飛行時間6年左右。

取金星平均軌道半徑為0.7233AU。假設使用長征三號乙將一顆木星探測器發射入地球-金星霍曼轉移軌道，則所需的C3為6.23km^2/s^2，此時長征三號乙的運力為3.1噸。若探測器在近木點高度5000km處減速，進入周期為198天的捕獲軌道，則減速所需的速度增量為0.385km/s。同樣假設探測器所用的主發動機為第三代490N發動機，則減速耗費的燃料為m=3.1*(1-e^(385/(-325*9.81)))≈0.353(t)，至少要攜帶353kg的燃料。假設探測器攜帶了1000kg的燃料，則探測器乾重約為2.1噸，假設乾重的10%為有效載荷，則有效載荷總重可達210kg。由於此時長三乙運力充足，甚至還可以學伽利略號攜帶一個木星進入探測器。

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不邀自來，目前長三乙可以支持環繞器去火星，小行星探測器去小行星帶。但是如果去木星軌道肯定需要長5，而且還不是直接去木星，需要藉助金星和地球的引力才可以去

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過幾年就能在月球安家了。過幾年就能在太空掠奪礦產，想想前幾天對撞那個中子星拋出的那些黃金，想想都激動。

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