张冰强，向艳超，薛淑艳，郑凯，钟奇，张有为

1. 北京空间飞行器总体设计部，北京 100094 2. 空间热控技术北京市重点实验室，北京 100094

火星表面热环境与近地空间及月球表面热环境有很大差异。近地球空间环境(如太阳同步轨道和倾斜轨道)中，航天器与外部环境换热形式为辐射换热，包括平均为1 367 W/m2的太阳辐射，以及193～274 W/m2的地球红外辐射[1-2]。对于月球表面探测，太阳辐射与近地空间类似，但月面对航天器的红外辐射显著增加，航天器对月面受到的月面红外辐射可达828.9 W/m2[3]。在近地轨道热环境影响上，学者对热传导与热辐射的综合处理问题的算法[4]以及太阳辐射简化计算方法[5]进行了改进。与近地和月球表面环境不同，火星表面存在稀薄的大气层，稀薄大气在航天器表面产生对流换热，且大气对太阳辐射产生吸收和散射，使航天器同时受到对流、辐射和导热三种换热的综合影响。

NASA SP-8020火星表面模型[6]确定了火星表面航天器设计准则，包括着陆点的大气、云及热物性等热环境参数。稀薄大气对火星太阳辐射产生影响， Appelbaum等[7]基于太阳辐射的多波长和多次散射，给出了火星表面水平面所接收总太阳辐照度的归一化净热流函数，并结合比尔-朗伯定律计算太阳辐射直射分量和漫射分量。

火星表面的对流换热非常复杂，主要为速度和风向的函数。对流换热计算关键在于确定对流换热系数，经验公式难以准确计算具体航天器的对流换热问题。Gendron等[8]采用经典经验关系和CFD对比分析方法，利用凤凰号上加拿大气象仪(MET)的气温、风速和风向测试数据，对激光雷达和全激光雷达进行CFD仿真。……