天宫空间站在轨货物进出舱功能的设计与验证

为增强空间站对舱外载荷的支持能力,提升舱内外货物的进出效率,减少航天员出舱次数,降低航天员出舱风险,空间站梦天实验舱设计了货物自动进出舱功能。本文从货物进出舱功能方案出发,介绍了包括货物转运功能、外舱门功能、泄压、复压、气体复用功能在内的关键子功能的地面试验验证及在轨试验验证工作。地面及在轨试验验证结果对比表明:货物进出舱方案设计合理,地面验证结果和在轨数据一致性好,产品性能稳定,有效地提高了空间站货物进出舱效率。

天宫空间站:项目决策、建设过程及未来展望

本文较为全面地介绍和探讨了中国天宫空间站的立项决策、总体方案设计、建行与初步运行的过程。主要内容包括天宫空间站总体方案设计、空间站关键分系统包括核心舱和实验舱简介、空间站关键技术验证以及空间站建造与初步运行情况。文章最后,展望了中国空间站的未来应用和国际合作前景。

空间斯特林热电转换技术在轨试验

为提高空间同位素电源的效率和功率,满足深空探测、载人登月和火星登陆等航天任务对航天器能源的需求,梳理了空间自由活塞斯特林热电转换涉及的关键技术,设计了天宫空间站空间自由活塞斯特林热电转换装置的在轨试验方案,在轨开展了斯特林热电转换试验,验证了空间微重力环境下双活塞自由运动的间隙密封、双活塞相位保持等关键技术,获取了空间环境下双自由活塞精确的运动相位保持及漂移特性、动力学与热力学强耦合特性等关键参数。在轨试验结果表明,试验装置在轨运行性能良好,热电转换效率达到24.72%,为未来空间高效同位素电源等不依赖太阳能的能源技术应用奠定了基础。

一种基于硅传感器的空间中子探测器设计

针对空间站轨道复杂的中子辐射环境,设计一种中子探测器,采用硅层叠结构,利用核反冲法及核反应法进行中子的间接探测,获取空间站轨道中子辐射的能谱信息。该中子探测器的探测范围指标为0.025 eV~10MeV,搭载于天宫空间站梦天实验舱的空间辐射生物学暴露实验装置上,用于监测空间站低地球轨道的中子辐射环境,获取在轨探测数据,可为研究空间中子对生物体造成辐射效应的作用机理提供重要依据,也可为研究次级粒子对航天器电子元件造成的单粒子效应提供必要的空间环境参数。

我国天宫空间站研制及建造进展

我国天宫空间站作为世界上第3座多舱段在轨组装建造空间站,采用了符合我国国情的适度规模设计,注重突出中国元素和核心内涵,建成后将成为中国人的太空家园和国家太空实验室.本文首先对天宫空间站的总体方案和采用的关键技术进行了介绍,然后回顾了天宫空间站的主要研制历程、研制中的大型试验以及应用的先进数字化研制方法,最后介绍了天宫空间站在轨建造进展,并对未来发展进行了展望.

让科学观测活动走向真实——记一次“空间站的通联与观测”实践活动

科学教学应以真实的科学活动为抓手。“空间站的通联与观测”活动是学生在家长、教师的指导下,“与国际空间站建立联通、对天宫空间站进行观测”的真实学习活动。学生“基于学习兴趣,明确活动任务;掌握相关技能,奠定活动基础;现场通联实践,完成观测任务”。这样的探究过程带来了很多启示:科学教学应做到“以好奇心为驱动,找准教育契机;以问题解决为目标,让学生经历学习全过程;以成就感为收获,用内驱力促进学生真正成长”。

天舟货运飞船人控遥操作交会对接设计与验证

人控遥操作交会对接(RVD)是无人航天器与空间站自动交会对接的备份手段,提高了交会对接的可靠性与安全性。面向天舟货运飞船与天宫空间站,运用系统工程方法设计并验证了航天员遥操作交会对接与分离撤离功能,主要创新点包括:针对遥操作系统时延大的问题,采取精简系统信息主回路传输环节等措施,将系统总时延控制在1 s以内;针对船站近距离安全性的内在需求,提出了以安全性为核心、以状态转移图为工具的应急飞行方案设计方法,构建了飞行方案体系;针对遥操作交会对接系统复杂、大系统接口多的特点,提出了基于功能验证需求与地面验证条件匹配矩阵的系统级综合试验设计方法,构建了地面验证体系;针对交会灯功率不足导致阴影区远距离不能识别目标的问题,提出了空间站舱外泛光灯主动发光为主、交会对接敏感器合作目标被动反光为辅的方案。天舟二号货运飞船与天和核心舱在神舟十三号乘组操控下,圆满完成了遥操作交会对接与分离撤离在轨试验。

太空环境下空心水球成像实验的地面还原

利用家庭生活中常见的球形鱼缸和化学实验室内常用的球形烧瓶,构造出中心有大气泡的球形水体,可以在地面上还原原本只能在天宫空间站内完全失重条件下才能做成功的空心水球折射成像实验。这一实验设计一方面验证了该实验在地面重现的可行性,另一方面激发了学生学习科学知识的兴趣。