Fig. 1. Number of rocket launches for lunar exploration missions
Fig. 2. Overview for Phase 1 of the Artemis program in the United States
［2］ Fig. 3. Mission planning for China's lunar exploration program
Fig. 4. Images of Chang’
e-6 landing on the far side of the Moon［5］ Fig. 5. Number of rocket launches for Mars exploration missions
Fig. 6. Artist’
s impression of the Tianwen-1 mission［18］ Fig. 7. Diagram of the Lucy mission of the United States
Fig. 8. Brief introduction of each trajectory optimization competition
Fig. 9. Representative deep space exploration missions since the 21st century
| 任务 | 计划年份/年 | 描述 | 主要目标 | 发射火箭 型号 | 轨道类型 |
|---|
| Artemis 1 | 2022 | 测试无人 任务 | 测试SLS火箭和Orion飞船的性能，进入月球轨道并返回地球 | SLS Block 1 | 远距逆行绕月轨道 (DRO) | | Artemis 2 | 2025 | 测试载人 任务 | 4名宇航员进行地球轨道测试，随后绕月飞行并返回地球 | SLS Block 1 | 自由返回轨道 | | Artemis 3 | 2026 | 首次载人 登月任务 | 将Orion飞船与HLS对接，2名宇航员登月并进行至少2次舱外活动 | SLS Block 1 | 近直线晕轨道 (NRHO) | | Artemis 4 | 2028 | 第2次载人登月任务 | Orion与升级版HLS对接，并与Lunar Gateway对接，携带栖息舱 | SLS Block 1B | 近直线晕轨道 (NRHO) | | Artemis 5 | 2030 | 第3次载人登月任务 | 携带4名宇航员与Lunar Gateway对接，交付推进与补给基础设施的加油和通信模块、机械臂和地形车 | SLS Block 1B | 近直线晕轨道 (NRHO) | | Artemis 6 | 2031 | 第4次载人登月任务 | 与Gateway空间站集成乘务组和科学载荷舱模块 | SLS Block 1B | 近直线晕轨道 (NRHO) |
|
Table 1.
Overview of Artemis program missions | 任务 | 计划年份/年 | 描述 | 主要目标 | 火箭型号 |
|---|
| 嫦娥一号 | 2007 | 首个中国月球探测任务，绕月飞行 | 月球轨道器，获取月球全图 | 长征三号甲 | | 嫦娥二号 | 2010 | 月球轨道器，随后进行4179号小行星探测 | 月球轨道器，后续任务探测4179 Toutatis小行星 | 长征三号丙 | | 嫦娥三号 | 2013 | 月球着陆器和月球车，首次实现中国月球软着陆 | 月球着陆器和“玉兔”月球车，着陆在雨海 | 长征三号乙 | | 鹊桥号 | 2018 | 地月L2点的中继卫星，支持嫦娥四号通信 | 中继卫星，位于地月L2点 | 长征四号丙 | | 嫦娥四号 | 2018 | 月球着陆器和月球车，首次实现月球背面软着陆 | 月球着陆器和“玉兔二号” 月球车，着陆在冯·卡门坑 | 长征三号乙 | | 嫦娥五号再入返回试验器 | 2014 | 实验性测试飞行，为首次月球样本返回任务进行 技术验证 | 验证了返回器再入地球的 相关技术 | 长征三号丙 | | 嫦娥五号 | 2020 | 月球轨道器、着陆器和样本返回任务，返回1731 g 月壤 | 月球样本返回，采集并返 回月壤 | 长征五号 | | 鹊桥二号 | 2024 | 月球中继卫星，支持即将进行的月球任务通信 | 中继卫星，支持未来月球任务 | 长征八号 | | 嫦娥六号 | 2024 | 月球轨道器、着陆器、月球车和样本返回任务，在 月球南极-艾特肯盆地着陆 | 月球样本返回，月球南极⁃ 艾特肯盆地探测 | 长征五号 | | 嫦娥七号 | 2026 | 月球轨道器、着陆器、月球车和小型飞行探测器， 深入探测月球南极资源 | 探测月球南极资源 | 长征五号 | | 嫦娥八号 | 2028 | 测试原位资源利用和3D打印技术，为载人登月 探测做准备 | 测试月球资源原位利用技术，支持科学基地建设 | 长征五号 | | 首次载人登月 | 2029—2030 | 两次发射将2名宇航员送上月球表面，通过“梦舟” 载人月球飞船和“揽月”载人月球着陆器 | 实现中国首次载人登月 | 长征十号 | | 国际月球科研站 | 2035—2045 | 中国建设的国际长期科研基地，旨在开展月球 科研与技术验证 | 建立月球科研基地，支持 长期科学和技术测试 | |
|
Table 2.
<bold>Overview of China</bold>’<bold>s lunar exploration missions</bold> | 任务 | 发射年份/年 | 运营机构 | 任务类型 | 金星探测 情况 | 水星探测 情况 | 火箭型号 |
|---|
| MESSENGER | 2004 | 美国(NASA) | 引力辅助(金星)、环绕轨道器 （水星） | 2006年10月24日 和2007年6月5日飞越金星 | 2011年进入水星轨道，首次水星 轨道探测器 | Delta II 7925H | | Venus Express | 2005 | 欧洲(ESA) | 环绕轨道器 (金星) | 2006年4月11日进入轨道，2014年
11月28日失去通信 | | Soyuz-FG/Fregat | | Akatsuki | 2010 | 日本(JAXA) | 环绕轨道器 (金星) | 2010年12月6日飞越金星，未能进入轨道，2015年12月7日重新入轨 | | H-IIA 202 | | IKAROS | 2010 | 日本(JAXA) | 飞越(金星) | 从拂晓号探测器释放，2010年12月
8日飞越金星，但未进行观测 | | H-IIA 202 | | Shin'en | 2010 | 日本(JAXA) | 飞越(金星) | 发射后未能建立通信 | | H-IIA 202 | | Parker Solar Probe | 2018 | 美国(NASA) | 引力辅助(金星) | 多次飞越金星，最近的一次为2024年11月6日，降低近日点以进行太阳
观测 | | Delta IV Heavy/Star 48BV | | BepiColombo | 2018 | 欧洲(ESA) 日本(JAXA) | 引力辅助(金星)、环绕轨道器 （水星） | 2020年10月15日和2021年8月
11日飞越金星 | 预计2025年进入水星轨道，包括
2个探测器 | Ariane 5 ECA | | Solar Orbiter | 2020 | 欧洲(ESA) | 引力辅助(金星) | 多次飞越调整倾角以太阳观测 | | Atlas V 411 |
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Table 3.
Overview of the Venus and Mercury exploration missions | 任务名称 | 发射日期 | 运载火箭 | 航天器名称 | 隶属国家/机构 | 任务类型 | 状态 |
|---|
| Mars Odyssey | 2001年4月7日 | Delta II 7925 | Mars Odyssey | 美国 | 环绕器 | 成功 | | Mars Express | 2003年6月2日 | Soyuz-FG / Fregat | Mars Express | 欧洲空间局 | 环绕器 | 成功 | | Beagle 2 | 英国 | 着陆器 | 失败 | | Spirit | 2003年6月10日 | Delta II 7925 | Spirit | 美国 | 火星车 | 成功 | | Opportunity | 2003年7月8日 | Delta II 7925H | Opportunity | 美国 | 火星车 | 成功 | | Mars Reconnaissance Orbiter | 2005年8月12日 | Atlas V 401 | Mars Reconnaissance Orbiter | 美国 | 环绕器 | 成功 | | Phoenix | 2007年8月4日 | Delta II 7925 | Phoenix | 美国 | 着陆器 | 成功 | | Fobos-Grunt | 2011年11月8日 | Zenit-2M | Fobos⁃Grunt | 俄罗斯 | 环绕器 | 失败 | | 萤火一号 | 中国 | 环绕器 | 受阻 | | Curiosity | 2011年11月26日 | Atlas V 541 | Curiosity | 美国 | 火星车 | 成功 | | Mangalyaan | 2013年11月5日 | PSLV-XL | Mangalyaan | 印度 | 环绕器 | 成功 | | MAVEN | 2013年11月18日 | Atlas V 401 | MAVEN | 美国 | 环绕器 | 成功 | | ExoMars 2016 | 2016年3月14日 | Proton-M | ExoMars Trace Gas Orbiter | 欧洲空间局、俄罗斯 | 环绕器 | 成功 | | Schiaparelli | 欧洲空间局 | 着陆器 | 失败 | | InSight | 2018年5月5日 | Atlas V 401 | InSight | 美国 | 着陆器 | 成功 | | Hope | 2020年7月19日 | H-IIA | 希望号(Hope) | 阿联酋 | 环绕器 | 成功 | | 天问一号 | 2020年7月23日 | 长征五号 | 天问一号环绕器 | 中国 | 环绕器 | 成功 | | 天问一号着陆器 | 中国 | 着陆器 | 成功 | | 祝融号 | 中国 | 火星车 | 成功 | | Mars 2020 | 2020年7月30日 | Atlas V 541 | Perseverance | 美国 | 火星车 | 成功 | | Ingenuity | 美国 | 飞行器 | 成功 |
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Table 4.
Summary of 21st century Mars exploration missions | 任务名称 | 国家/机构 | 计划年份/年 | 类型 |
|---|
| ESCAPADE | 美国 | 2024 | 两个环绕轨道器 | | Mars Orbiter Mission 2 | 印度 | 2026 | 环绕轨道器 | | MMX | 日本 | 2026 | 环绕轨道器/着陆器 | | TEREX-1 | 日本 | 2025 | 环绕轨道器 | | Rosalind Franklin rover | 欧洲 空间局 | 2028 | 火星车 | | SpaceX Crewed Landing | SpaceX | 2029 | 载人飞船 | | 天问三号 | 中国 | 2030 | 轨道器和返回器组合体，以及着陆器、上升器和服务器组合体 |
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Table 5.
Planning of future Mars exploration missions | 探测器 | 木星及其卫星 | 土星及其卫星 | 天王星及其卫星 | 海王星及其卫星 | 远距小行星 |
|---|
| Pioneer 10 | 1973年飞越木星及其卫星 | | | | | | Pioneer 11 | 1974年飞越木星及其卫星 | 1979年飞越土星及其卫星 | | | | | Voyager 1 | 1979年飞越木星及其卫星 | 1980年飞越土星及其卫星 | | | | | Voyager 2 | 1979年飞越木星及其卫星 | 1981年飞越土星及其卫星 | 1986年飞越天王星及其卫星 | 1989年飞越海王星及其卫星 | | | Ulysses | 1992年、2004年木星引力辅助飞越 | | | | | | Galileo | 1995-2003年轨道任务木星及其卫星 | | | | | | Cassini-Huygens | 2000年木星引力辅助飞越 | 卡西尼号于2004-2017年环绕土星探测，惠更斯号于2005年软着陆于土卫六 | | | | | New Horizons | 2007年木星引力辅助飞越 | | | | 2015年飞越冥王星，2019年飞越486958 Arrokoth | | Juno | 2016-2025年木星环绕轨道任务 | | | | | | Jupiter Icy Moons Explorer | 2023年发射，2031年到达木星及其伽利略卫星 | | | | | | Europa Clipper | 2024年发射，2030年到达木星并多次飞掠欧罗巴 | | | | | | 天问四号 | 2035年进入木星轨道，2038年进入木卫四轨道并着陆 | | | | |
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Table 6.
Overview of outer-planet exploration missions | 任务 | 发射年份/年 | 小天体 | 任务类型 | 结果 |
|---|
| Pioneer 10 | 1972 | 小行星带 | 穿越 | 成功 | | Galileo | 1989 | 951 Gaspra | 飞越 | 成功 | | 243 Ida | 飞越 | 成功 | | Clementine | 1994 | 1620 Geographos | 飞越 | 失败 | | NEAR Shoemaker | 1996 | 253 Mathilde | 飞越 | 成功 | | 433 Eros | 环绕 | 成功 | | Cassini- Huygens | 1997 | 2685 Masursky | 飞越 | 成功 | | Deep Space 1 | 1998 | 9969 Braille | 飞越 | 失败 | | Stardust | 1999 | 5535 Annefrank | 飞越 | 成功 | | Hayabusa | 2003 | 25143 Itokawa | 环绕/采样 | 成功 | | Rosetta | 2004 | 2867 Steins | 飞越 | 成功 | | 21 Lutetia | 飞越 | 成功 | | 67P/Churyumov⁃Gerasimenko | 着陆 | 成功 | | New Horizons | 2006 | 132524 APL | 飞越 | 成功 | | 134340 冥王星及其5颗卫星 | 飞越 | 成功 | | 486958 Arrokoth | 飞越 | 成功 | | Dawn | 2007 | 4 Vesta | 环绕 | 成功 | | 1 Ceres | 环绕 | 成功 | | 嫦娥二号 | 2010 | 4179 Toutatis | 飞越 | 成功 | | Hayabusa2 | 2014 | 162173 Ryugu | 环绕/着陆/采样返回 | 成功 | | OSIRIS-Rex | 2016 | 101955 Bennu | 环绕/采样返回 | 成功 | | 99942 Apophis | 飞越 | 计划中 | | Lucy | 2021 | 152830⁃Dinkinesh | 飞越 | 成功 | | 52246 Donaldjohanson | 飞越 | 计划中 | | 3548 Eurybates | 飞越 | 计划中 | | 15094 Polymele | 飞越 | 计划中 | | 11351 Leucus | 飞越 | 计划中 | | 21900 Orus | 飞越 | 计划中 | | 617 Patroclus | 飞越 | 计划中 | | DART | 2021 | Dimorphos | 撞击 | 成功 | | 65803 Didymos | 飞越 | 成功 | | Psyche | 2023 | 16 Psyche | 环绕 | 计划中 | | Hera | 2024 | 65803 Didymos | 环绕 | 计划中 | | DESTINY+ | 2024 | 3200 Phaethon | 飞越 | 计划中 | | 天问二号 | 2025 | 2016HO3 | 环绕/着陆/采样返回 | 计划中 | | 311P/PANSTARRS | 飞越 | 计划中 | | 中国近地小行星防御任务 | 2027 | 2015XF261 | 撞击 | 计划中 |
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Table 7.
Overview of small celestial body exploration missions | 探测天体 | 代表性任务 | 代表性技术目标 | 代表性科学目标 |
|---|
| 月球 | 美国Artemis计划 中国探月工程 | 运载火箭技术、球月通信系统、月球采样与返回技术、月球原位资源利用技术 | 月球起源与演化、月球水冰资源探测、月球形貌地质构造与磁场分布、月球表面土壤特征 | | 火星 | 美国火星2020 中国天问一号 | 高精度自主导航技术、进入下降与着陆技术、多节点深空通信技术、巡视器结构机构技术、热管理与控制技术、自主管理技术 | 火星有机物探测、火星形貌与地质构造、火星表面土壤特征、大气电离层及表面气候与环境特征 | | 小天体 | 日本Hayabusa 2 美国OSIRIS-REx | 离子推进技术、自主光学导航技术、深空通信技术、小行星采样与返回技术 | 太阳系和小天体起源与演化、小天体物质成分与分布、不规则引力场探测 |
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Table 8.
Representative deep space exploration missions and their representative technical and scientific objectives 
