本公開提出了基于火星塵卷風產率的火星著陸點確定方法及系統，包括：獲取同一地區不同時間的高分辨率火星遙感時序影像對；對獲取的火星遙感時序影像對進行識別得到火星著陸區新生成塵卷風軌跡；基于上述軌跡獲得火星著陸區重疊范圍的面積、觀測時間間隔及影像對中觀測到的新生成塵卷風對象的個數計算塵卷風產率；計算著陸區影像對中，每個火星日新生成的塵卷風對象軌跡的覆蓋面積，然后計算在每個火星日新生成塵卷風軌跡面積的基礎上，覆蓋整個著陸區面積范圍需要的火星日天數，即火星車太陽能帆板清潔周期；基于塵卷風產率及火星車太陽能帆板清潔周期確定火星著陸點。為火星成功著陸后續的火星車巡視任務選擇最優清潔周期的著陸和巡視區域。

技術領域

本公開屬于行星遙感和行星氣象學技術領域，尤其涉及基于火星塵卷風產率的火星著陸點確定方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

火星是太陽系中與地球最類似的星體。如果太陽系存在地外生命，那么火星可能性最大。火星的遙感和就位探測對水源和生命痕跡搜尋具有深遠影響，開展火星探測任務具有重大戰略意義。

由于火星距離太陽較遠，可利用的太陽輻射較少，這限制了火星車太陽能帆板的發電能力。另外，火星上氣候干燥、多沙塵天氣，這對采用太陽能供電的火星車是很大的挑戰，一旦太陽能電池板被塵土覆蓋，火星車的電力輸出會持續下降，火星車就會因為缺電而陷入休眠狀態，甚至可能永久無法喚醒。比如，隨著火星塵暴沉降的灰塵逐漸積累，“旅居者號”火星車太陽能帆板上積累的灰塵面積約為每火星日0.28％，其每火星日輸出功率下降約0.29％。因此，能源消耗不足是火星車無法進行正常探測任務的主要原因。后序的“勇氣號”火星車工作的2000多個火星日中，通過目視檢查太陽能帆板以及校準目標上的灰塵量，發現了三次太陽能帆板的“清潔事件”，即帆板上的灰塵量減少使其功率大幅上升。火星車太陽能帆板的清潔事件與火星表面塵卷風的形成和經過的路徑密切相關。在NASA“洞察號”探測器工作的220個火星日中，其搭載的壓力傳感器約檢測到1000個深度超過0.5Pa的突發壓降事件，這些事件與對流渦旋相對應。在其工作的第65個火星日，一個9Pa的壓降經過著陸器，壓降發生的同時能夠對應記錄到能量系統也增加大約1％的太陽能，說明太陽能帆板的“清潔事件”與塵卷風的形成是對應的，其發生的時間時刻與壓力傳感器測得的壓降時刻是一致的。因此，研究塵卷風的產率進而評估火星車太陽能帆板清潔周期對延長火星車探測任務的壽命具有重要意義。

此外，塵卷風對火星的氣候系統和物質循環過程也非常重要，可能對大氣塵埃循環和全球天氣模式產生重大影響，火星大氣層中太陽輻射與塵埃之間的相互作用會影響火星大氣層和氣候的發展。因此，了解塵卷風的產率和分布等特征有利于了解和研究火星的氣候變化。火星大氣中的灰塵含量是火星大氣循環模型中的重要參數，以此建立可靠的大氣模型對于探測器成功登陸火星至關重要，可有效提高探測器的著陸精度和成功率。另有研究表明塵埃可以用作火星氣象學和火星塵埃循環的探源，塵卷風產生的高電場會觸發放電的形成，這會使塵埃中存在的氯化物礦物揮發并將氣態金屬氯化物帶入大氣。而且塵卷風與風速的快速變化有關，因此它可以通過增加表面摩擦速度來誘導鹽堿化。這表明塵卷風的研究不僅對火星氣候的研究具有重要意義，而且對火星物質循環的研究也具有重要意義。

因此，火星著陸之前需要開展著陸區的塵卷風對象預先研究，來提取不同位置的塵卷風產率并計算該位置對應的太陽能帆板清潔周期，同時也為火星車后續開展綜合的氣候和物質循環研究提供重要參數。而之前的火星任務在著陸器著陸前和著陸后的火星車巡視任務的實現過程中主要存在以下三個問題：

(1)現有技術評價和選擇火星著陸區時只考慮氣象(塵暴)和形貌(起伏，緯度，巖石豐度和粗糙度)等因素，忽視了著陸區的塵卷風對象對火星車太陽能帆板的清潔作用，對延長火星車巡視任務的壽命具有重要意義。