药食同源理论及其在航天营养健康研究中的应用

载人航天飞行中面临的重力场变化、辐射、狭小空间孤闭隔离、噪声及生物节律变化等航天特因环境给维持航天员机体营养健康带来了挑战。根据载人航天实践,综述了航天特因环境下机体适应性变化,阐述了药食同源在航天营养健康保障中的应用预先研究现状,分析并提出了药食同源在支持未来载人深空探测方面的潜在应用价值。

商业载人航天器测控通信模式初步构想

随着商业航天的快速发展与可重复使用等前沿技术应用的逐步成熟,以往以国家行为为主体的载人航天领域已开始积极吸纳商业航天力量融合发展。针对载人航天高可靠性要求与商业航天低成本控制之间的矛盾,梳理分析了现役载人航天器测控需求、链路配置与使用模式,在此基础上,综合考虑载人航天传统需求与商业航天特点,提出了标配+选配的测控链路配置模式;针对在轨关键事件与常态化运行场景,设计了中继、对地等传统链路与卫星互联网系统、北斗短报文系统等非传统链路相结合,支持遥测、遥控、图像、话音等多样化业务的载人航天器测控通信模式。相关研究成果可为商业载人航天器测控通信设计提供借鉴参考。

2023年国外载人航天发展初步分析

2023年,国外载人航天继续稳步发展。美国继续大力推进阿尔忒弥斯月球探测计划,稳步布局国际空间站2030年后的发展;俄罗斯积极规划载人登月与未来月球基地发展,筹划新轨道空间站建设。欧洲谋求发展独立的载人航天能力,将以货运飞船为基础研制载人飞船。印度积极推动首次载人航天飞行任务准备,并明确空间站与载人登月任务。商业载人航天继续快速发展,成为更多国家开展载人航天活动的主要渠道。国际空间站投入运营已满25年,在推动深空载人探索技术与地球科学技术发展等方面将发挥更大作用。

一种适用于载人航天飞行的针织手套设计及性能分析

针对载人航天飞行任务中航天服配套的舒适手套,开展研究设计与样品试制,以传统的纯棉天然纤维与高性能的聚酰亚胺纤维2种材料织造的针织手套为对象,在力学性能、吸湿性、透气性、热传导性等方面进行比对实验与分析,同时针对聚酰亚胺在卫生学、远红外等原生特性方面开展实验验证。结果表明:相对于棉针织手套,聚酰亚胺针织手套的力学性能与热稳定性更优,使用过程中脱出物更少,对载人航天飞行应用的环境更加友好;基于聚酰亚胺纤维的低吸湿与低导热特性,在航天服内部人手出汗与环境温度变化下的干湿态转换过程中,针织手套的性能损失较小;聚酰亚胺纤维原生性的远红外特性与抗菌抑菌能力能够为针织手套在肢体末端湿冷环境下提供更好的温热性与卫生学满足性。

载人航天能力保障体系建设的主要做法、经验和启示

载人航天工程实施以来,以研制任务为牵引,积极开展能力体系建设,形成了系统总体设计集成能力、关键分系统及有效载荷研制能力、先进制造能力以及基础保障能力等核心能力建设,构建了载人航天能力保障体系。通过梳理载人航天能力保障体系在管理体制、对接需求、资源统筹、综合论证等方面,探讨其自身特色及不足,进一步总结工作经验,完善体系建设,以便针对新任务、新形势、新要求,保障好工程后续研制任务。

基于1553B总线的大规模信息系统设计问题研究

某大型航天器GNC系统应用1553B总线构建了其规模庞大的信息系统,在信息系统设计过程中产生了3个问题:超长总线下的稳定通信、应用层协议的设计、多条总线的管理等。对这3个问题开展研究,描述了3个问题的由来,给出了问题的解决方法,并验证了方法的实际效果。结果表明:总线中继的方法,有效解决了1553B总线在240 m长度下的稳定可靠通信问题;广播帧计数回传的应用层协议,节省了总线数据通讯开销、并提供了丰富的故障诊断信息;遍历寻优的总线管理策略,最大程度上发挥了多机多总线系统的容错能力。

BDD电催化耦合电解析处理载人航天器中冷凝废水的研究

为解决在硼掺杂的金刚石电极(BDD)电催化处理冷凝废水中,由于冷凝废水电导率低而导致处理能耗较高的问题,提出了BDD电催化耦合电解析的新方法处理冷凝废水。在BDD反应器内填充吸附有无机盐的混合阴阳离子交换树脂,电催化处理冷凝废水时吸附在树脂上的离子在电场作用下解析下来进入废水中,并进行交替的吸附、解析及定向运动,从而改善废水的导电性,电极两端电压显著降低,停止加电后,离子又能重新交换吸附在树脂上。以Na_(2)SO_(4),Na_(3)PO_(4)以及NaNO_(3)作为电解质时,对总有机碳(TOC)去除没有影响;而以NaCl作为电解质时,TOC去除率随着NaCl添加量的增加而降低。

固态胺吸附去除CO_(2)行为研究

为解决基于固态胺材料的再生式CO_(2)去除技术在便携式生保系统中的应用问题,开展了固态胺材料吸附去除CO_(2)的性能研究。进行了不同吸附温度、入口CO_(2)浓度、气体流量条件下固态胺吸附CO_(2)的穿透试验,获得了相应的穿透曲线;利用Wheeler方程对穿透曲线进行了拟合,得到了相应的拟合方程、平衡吸附量等结果。结果表明:通过Wheeler方程能够准确描述固态胺吸附CO_(2)的行为;获得了CO_(2)穿透率分别为10%和50%时的穿透时间与气体流量间的线性关系方程,方程可应用于预测固态胺反应器性能、切换周期等,使评估反应器性能的试验大为简化。

空间站CO_(2)去除系统节气技术研究

针对空间站CO_(2)去除系统周期性真空解吸会损失大量气体的问题,对系统的节气技术进行研究。从分子筛材料的吸附及解吸特性出发,研究影响系统气体损失量的关键因素。结合系统运行流程和运行周期,综合考虑节气泵工作特性、寿命要求和系统的CO_(2)去除性能,提出了满足指标要求的系统节气方案。采用对损失气体进行实测采样的方法对系统的气体损失量进行了试验验证。试验数据及空间站在轨运行数据表明:设计的节气方案可以控制系统的气体损失量小于45 g/d,提出方案满足设计指标要求。

月球基地用反应堆电源方案研究

针对月球基地反应堆电源应用需求及月球的特殊使用环境,提出了一种锂回路冷却快堆方案。采用MCNP程序对该方案的核特性进行深入研究,详细计算分析了反应性、燃耗、通量及功率分布等堆芯物理量,并对反应堆的掉落临界安全和屏蔽进行了详细的计算分析。研究结果表明:锂冷回路冷却快堆方案具有堆芯结构紧凑、质量轻、导热效率高、堆芯固有安全性高、功率输出性能好、停堆深度深等优点,适合用作月球探索活动的能量源。

基于舱外航天服头盔面窗透明件的边缘复合连接技术研究

舱外航天服头盔为多层面窗结构,压力防护是其首要的防护功能,面窗与金属盔壳之间的连接方式是关键。基于舱外服头盔面窗为聚碳酸酯基材、非规则曲面、端口弧线闭合、薄壁透明等结构特点,提出了一种聚碳酸酯面窗透明件的边缘复合连接方式,并开展了结构设计、仿真分析、原理样机研制、试验验证等工作,研究结果表明:该复合连接结构稳定可靠,性能满足应用要求。

空间科学实验数据可视化分析系统技术研究

为提升空间科学实验数据的分析效率与利用水平,设计以数据可视化为切入点,支持多领域、长周期空间科学实验数据交互分析的系统架构,对系统关键技术进行研究。设计分析算法动态扩展和服务映射流程,支持数据分析算法的扩展与更新,建立算法的快速处理模式和复杂分析模式,兼容与支持不同类型分析算法的处理流程。通过多可视化组件之间的数据联动,直观且同步呈现相关联数据之间的相关性。采用可视化视图交互调整和布局,支持不同数据、不同显示屏幕的个性可视化需求。系统应用表明:系统已集成了十余种空间科学实验数据分析算法,实现了多领域空间科学实验数据的可视化分析。

智库研究在新兴产业评估评价中发挥的作用——以太空经济为例

针对智库评估评价对产业发展作用认识不足的问题,以太空经济为研究对象,提出了智库在新兴产业中发挥解码-内化-输出的作用机理,并采用利益相关者方法,从个体、产业、国家3个层面分析出太空经济发展领域智库研究的12类利益相关者;基于作用机理,分析了国内外智库围绕太空经济开展的研究实践;提出智库要成为太空经济产业分析模型搭建的推动者、产业发展各主体的桥接者、产业政策及行业态势的传播者。研究内容对智库研究在产业培育方面的作用机理探讨具有一定的普适性和实践价值,可为智库发挥公共服务价值、促进太空经济发展提供新的方法和思路。

姿控推力室隔热框断裂故障分析及改进

针对某姿控动力系统推力室在力学环境试验过程中发生的隔热框断裂故障,对故障部位进行断口分析和结构强度分析,发现在高量级随机振动条件下隔热框支撑肋根部存在严重的应力集中,导致发生疲劳断裂。通过改进隔热框支撑肋结构,经强度分析和推力室力学环境试验验证,隔热框未再发生类似故障,表明改进措施方案可靠有效。

基于区域路标引导的月面大范围高效行驶导航技术

载人月球探测任务中,受月面环境的复杂性和车载系统配置的限制,仅依靠车载导航系统难以全自主实现精确导航,需要遥操作中心对载人车大范围移动进行智能化支持。针对载人车在复杂月面环境中进行远距离探测时的高效导航问题,提出了基于区域路标引导的月面大范围高效行驶导航方法,通过分析载人车导航相机成像区域,将全路线可视区域中的月坑构建为月面路标图;并利用载人车导航相机图像中的月坑构建导航相机路标图,使用子图匹配的方法确定载人车可视区域内的月坑和环月卫星影像中月坑的对应关系,从而完成载人车位姿的解算。仿真试验结果表明:提出方法可以实现大范围移动过程中的高效导航。

国际空间站商业化发展研究

美国在建造和运营国际空间站过程中,大力发展商业载人航天,建立了较为成熟的商业模式。综述了国际空间站商业化发展背景、推进举措、实施效果。在国家层面,持续改革完善商业航天政策,美国第一至三号总统航天政策令中,要求相关政府机构改进对商业航天的监管,营造良好的发展环境;在管理层面,建立商业载人航天管理机制,开展商业货物运输和乘员运输,与空间科学促进中心签订协议管理空间站商业应用。国际空间站商业化相关做法取得了较好的效果,提升综合效益,同时也暴露出运输安全性、应用管理不到位相关问题,在研究国际空间站商业化发展的基础上,提出了建立健全商业化发展机制、健全完善商业应用管理体系、探索发展重点商业应用方向等方面的建议。

二溴海因与三氯异氰尿酸消毒剂对不同航材表面细菌的消杀性能研究

针对航天员在执行远距离复杂环境的地外天体作业后导致舱内携带微生物风险增加的问题,围绕不同航材表面微生物的消杀试剂、消杀方法及消杀效果开展研究。选择杀菌效果强、持续时间长以及对环境和人体友好的含氯消毒剂三氯异氰尿酸和含溴消毒剂二溴海因,以3种典型空间微生物风险菌(大肠杆菌、金黄色葡萄糖球菌和芽孢杆菌)作为实验对象,研究了单一消毒剂及其复合浓度配比对舱内常见的3种材料(304不锈钢、PP塑料和PVC板)表面的微生物消杀效果。结果表明:表面喷洒单一消毒剂对3种材料表面细菌的杀灭率可达99.9999%以上,而表面喷洒复合浓度配比的消毒剂消杀效果要优于单一组分,杀灭率均大于99.99999%,且大大降低了消毒剂的使用量。

载人登月任务航天员地质学训练综述

针对中国载人登月任务航天员训练任务分析的需要,综述了NASA在阿波罗号登月任务时期及近期航天员的地质训练情况,以及ESA行星模拟地质学和天体生物学训练进展;另外,还介绍了中国航天员地质学训练情况,以及国内地质学教育主要课程和方法。在此基础上,进一步探讨了中国载人登月任务航天员地质学训练的必要性、训练设计要求和训练实施要求,并对中国载人登月任务航天员地质学训练进行了展望。

空间站大规模复杂控制软件基于数据池的软件框架设计

针对复杂航天任务中控制软件不断增长的规模和复杂度带来的问题,对国外先进航天航空机构软件架构设计经验和最佳实践进行了调研,基于此对空间站大规模复杂航天器控制软件的通用框架设计进行研究,提出了一种基于数据池的软件框架设计方法,解决了空间站大规模复杂控制软件多舱段多机多总线资源管理和可扩展性的难题,实现了软件复杂的底层通信与上层应用处理之间的数据隔离和解耦,有效提高了软件复用率和可扩展能力。

空间低压环境下植物养分吸收与生长特性研究进展

针对月球/火星基地大气压控制一般低于标准大气压(101 kPa)的要求,开展低压环境下植物的养分吸收与生长特性研究有助于对低压下植物的生长差异有更深层次的理解,从而在受控生态生保系统内建立更完善的植物单元体系。综述了近年来国内外低压植物培养实验的主要研究结果,对比分析了低压植物养分吸收与动力学特性的差异,以及对植物生长状态、生物量和基因表达的影响,并对未来的低压植物实验研究方向做出展望。