日本工程试验卫星ETS—Ⅶ无人自动交会对接系统的在轨演示

空间交会对接(RVD)技术是进行航天器在轨修复、空间站补给和设备更换等未来空间活动的必要技术。日本从事空间交会对接技术的研究,尤其受到在21世纪初期通过发射无人有翼往返运输系统(HOPE)实现为α国际空间站(SS)的日本实验舱(JEM)提供后勤支持服务的任务驱动。HOPE-SS交会对接任务的特点是由无人航天器向载人航天器实现RVD。NASDA筑波空间中心从70年代初期就开始从事RVD系统的研究工作,研究重点集中在开发高度自动和安全的RVD系统。目前,由工程试验卫星-Ⅶ(ETS-Ⅶ)在轨演示无人自动RVD系统的工程正在进展之中,ETS-Ⅶ将在1997年由H-Ⅶ运载火箭发射入轨,此次在轨飞行演示试验是NASDA开发RVD技术的第一步,其主要目的在于在不久将来即21世纪初发展自动RVD技术及空间遥操作机器人技术。本文将介绍ETS-ⅦRVD系统的初步研究成果,包括RVD试验计划、试验系统和运行方案。为实现自动和安全RVD系统,需建立星载飞行管理系统(FMS)。本文将描述制导、导航和控制系统(GNC)设计以及FMS策略。工程样机(EM)的设计工作开始于1994年冬天,并拟于1995年初在RVD系统测试中使用。本文也将报告RVD系统的验证确认计划及其地面测试设备。

用于交会对接的载波相位GPS相对导航系统

精确确定两个交会对接(RVD)的航天器之间的相对位置和相对速度是十分重要的。全球定位系统(CPS)相对导航系统是一种适用于交会对接任务的导航系统,因为几乎在RVD的每个阶段都能用GPS实现连续的精确导航。本文提出一种利用差分载波相位测量的增强型GPS相对导航系统。这个系统的载波相位模糊解通过模糊估计滤波器在几分钟内即可解出。因此可以利用厘米级精度的相位测量技术把系统的相对定位精度提高到优于1.0m(1σ)的水平。这就可以保证,单独使用GPS能把追踪航天器导引到与目标航天器相距50m的范围内。采用这种GPS相对导航系统可以放松对其它光学导航敏感器的要求,从而降低整个导航系统的成本。

日本工程试验卫星ETS—Ⅶ交会对接的光学敏感器系统

ETS-Ⅶ卫星(日本工程试验卫星Ⅶ)的任务之一是在轨演示和验证从相对逼近阶段(20km～600m)经最后逼近阶段(600～2m)直至对接段(2m～对接)整个过程的自动交会对接(RVD)系统及其飞行操作。在最后逼近阶段及对接阶段,导航敏感器选用RVD光学敏感器,NASDA从1986年开始就着手研究RVD光学敏感器(包括逼近段摄像敏感器PXS和交会激光雷达RVR等),现阶段PXS和RVR敏感器均处于工程样机(EM)阶段。本文讨论了制导、导航和控制(GNC)系统以及对接系统对RVD光学敏感器的性能要求,并描述其研制状态。

工程试验卫星7号的自动交会对接系统

日本航天局(NASDA)正在研究H-Ⅱ无人轨道飞机(HOPE)和H-Ⅱ转移飞行器(HTV),它们将用于对国际空间站(ISS)进行后勤支持。交会对接(RVD)技术是HOPE、HTV、轨道服务飞行器(OSV)和月球探测器等航天器完成各种空间活动的不可缺少的技术。目前正在研制的工程试验卫星-7(ETS-Ⅶ)就是一项无人自动RVD系统的在轨演示计划。本文介绍RVD系统的基本概念、ETS-ⅦRVD在轨试验计划和RVD系统(包括制导、导航与控制系统)的设计。

日本工程试验卫星ETS—Ⅶ无人自动交会对接系统的在轨演示(续第2期)

3 ETS一ⅦRVD星载系统3.1 系统设计方案和概貌无人RVD通常分为两种类型,一种是自主RVD,另一种是远距离操纵RVD。