火星探测热防护系统传感测量技术进展与启示

当前对于火星进入、下降与着陆过程(entry,descent and landing,EDL)气动环境认知不足,任务风险高。在EDL系统上搭载传感仪器进行飞行数据测量,重建火星大气和气动热环境,并开展充分全面的地面验证是验证科学设计工具和降低未来火星EDL任务风险的有效途径,对任务成功与否至关重要。本文首先回顾了人类火星探测任务的发展历程,明确设置热防护传感系统的必要性;然后系统总结了美国两次火星着陆任务MSL、Mars 2020,欧洲ExoMars2016任务和中国天问一号任务所搭载的EDL热防护传感系统的体系构成,以及为满足任务要求,如何进行仪器选择与布局;归纳了4次任务飞行数据的重建方法、关键技术和结果结论;最后给出了EDL热防护传感系统总结的经验、面临的技术难题和未来发展建议。

火星EDL导航、制导与控制技术综述与展望

以成功着陆火星探测器的导航、制导与控制系统为典型代表,系统地总结了火星EDL导航、制导与控制技术的历史与现状,对各种已有技术的优缺点进行了对比分析,并以未来的火星采样返回、载人登陆和火星基地任务为潜在工程应用目标,对下一代高精度火星EDL导航、制导与控制技术进行了比较全面的分析和展望。

具有正弦波纹的平行板微通道中Jeffrey流体周期电渗流动

研究了具有正弦波纹的平行板微通道中Jeffrey流体周期电渗流动(AC EOF).通过摄动展开法,求解了动量方程,得到了平行板微管道中Jeffrey流体AC EOF速度的近似解析解及其体积流率.在此基础上,研究了相关无量纲参数,如振荡Reynolds数Re_(Ω)、压力梯度G、Deborah数De、滞后时间λ2ω、电动宽度K、正弦波纹的小振幅δ、相位差θ及其波数λ对平均速度u_(m)(t)与平均速度的振幅|U_(m)|的影响.结果表明:Newton、Maxwell和Jeffrey流体之间的速度振幅差异是明显的;Jeffrey流体速度分布受壁面波纹的影响显著,并呈现出明显的波动现象,同时,速度分布还受上下板波纹相位差θ的影响;随着Re_(Ω)的增大,AC EOF速度和u_(m)(t)呈现出快速振荡且振幅逐渐减小的趋势;De数类似于Re_(Ω),使得在外加电场作用下,AC EOF速度更容易产生振荡;同时,AC EOF速度和|Um|随着λ2ω的增大而减小;对于给定的Re_(Ω),相位滞后χ(代表电场和平均速度之间的相位差)随着θ的变化呈明显增大或减小趋势;而χ随着G,λ2ω和θ的增大而减小,但是在较大的λ下(如λ>3.4),χ几乎没有显著变化.

火星EDL导航、制导与控制方案综述与启示

进入、下降与着陆(EDL)导航、制导与控制(GNC)对于成功着陆火星起着决定性作用。首先详细地介绍了火星EDL的技术需求与GNC面临的挑战;然后系统地总结了国外历次成功火星任务的EDL导航、制导与控制方案;接着有针对性地梳理了我国现有航天工程任务中可加以利用的技术基础;最后,在对比分析已有技术的基础上,对我国未来的火星探测工程EDL导航、制导与控制技术研发给出了初步的建议。

“火星科学实验室”EDL方案及其新技术分析

"火星科学实验室"进入、下降与着陆(EDL)技术代表了目前已步入应用阶段的火星探测的最新技术。在分析该方案基础上,对其所应用的升力式进入及进入制导控制技术、基于马赫数的开伞控制技术、"矢量点乘"控制的防热罩分离技术、基于"空中吊车"的动力下降与着陆缓冲技术和"空中吊车"飞离控制技术等进行了分析,可为火星探测研究提供一定的借鉴和参考。

“火星科学实验室”的EDL试验验证技术及启示

介绍了美国"火星科学实验室"(Mars Science Laboratory,MSL)的进入、下降与着陆(Entry,Descent and Landing,EDL)技术验证体系。该体系可分为EDL飞行动力学、EDL飞行系统和EDL子系统3部分,主要基于仿真建立,同时利用海盗号(Viking)探测器时期的试验数据。针对火星EDL技术的验证,分析了我国已掌握的EDL地面试验技术。通过对比结果表明,我国虽然在气动减速、伞减速、动力下降和着陆技术的试验验证均有良好的技术基础,但仍面临有伞充气过程环境恶劣且复杂、减速下降动作多、大底和背罩分离过程内外环境耦合等新问题。最后针对现有技术所面临的关键问题,梳理出适合我国发展的火星EDL验证体系,并提出了解决关键问题的试验验证方案,可为我国火星着陆任务EDL试验验证工作提供参考。

火星EDL过程中直接对地通信性能研究

分析了火星科学实验室在进入、下降、着陆(EDL)过程中直接对地通信使用的MFSK信号及其信号检测算法,针对如何设置数据音频率间隔以及在不同多普勒动态下如何设置调制指数的问题,利用对比分析的方法,研究了MFSK调制指数、数据音频率间隔以及载波捕获/跟踪阶段多普勒频率变化率的大小对信息解算性能的影响。实验结果表明,数据音频率间隔对信息检测性能影响较小,建议将数据音频率间隔设为80 Hz;当载噪比低于17 d B-Hz时,调制指数应设为45°,否则应设为48°;载波捕获/跟踪阶段多普勒频率变化率的大小对信息检测性能影响较大,当多普勒频率变化率绝对值高于500 Hz/s时,信号检测门限会增加3 dB。

火星EDL过程动力学仿真平台

“进入、减速、着陆(Entry,Descent,Landing,EDL)”火星的过程是实现整个火星探测任务最为重要的阶段之一,着陆成功与否直接决定探测任务的成败。文章对火星探测器自身气动减速阶段、降落伞弹射拉直阶段、降落伞开伞充气阶段、降落伞全张满减速阶段等EDL关键过程分别建立探测器进入段六自由度动力学模型、降落伞理想拉直过程动力学模型、降落伞开伞充气过程动力学模型、物伞及弹性吊挂组合系统着陆过程动力学模型。并在此基础上研制相应的动力学仿真软件模块,将各模块按照EDL过程进行集成,实现模块间数据传递,形成火星EDL全过程动力学仿真系统。最后对“火星探路者”EDL过程进行了动力学仿真分析,校验了系统的有效性和可行性。该平台可用于火星EDL全过程动力学性能的分析与预测。

肝肾病患者EDLS的研究

本文的实验进一步证实国人肝肾功能异常的血清EDLS明显高于正常人,尤其是进行肾透析的肾衰患者EDLS值更高,作者认为这可能与肾功能损伤程度更为严重有关。上述发现对指导临床合理使用地高辛具有重要意义。

基于LCS算法的EDL可视化比对工具研究

本文设计并开发了针对EDL文件特点的按行比对工具,以LCS最大公共子串比对算法执行EDL文件比对功能;同时使用Qt Creator进行比对结果可视化开发的设计方案,实现了EDL文件读取、异动比对、比对结果可视化及文本输出功能,为后期环节剪辑、特效、调色各部门间变动素材整理提供了一种解决方案,可提高数字电影后期制作流程中各部门协同工作的效率.

天问一号火星软着陆制导、导航与控制系统

天问一号火星探测器成功实现了我国首次火星表面软着陆,进入舱制导导航与控制系统(GNC系统)负责在火星进入下降着陆过程实施进入舱的姿态与轨道控制,确保进入舱安全着陆火星表面.介绍了执行天问一号火星EDL任务的GNC系统飞行阶段划分、系统组成、方案架构,以及针对火星EDL任务的特色设计,最后介绍了GNC系统在轨飞行结果.

天问一号探测器火星着陆自主避障技术设计与验证

针对天问一号探测器火星着陆过程多体运动及表面地形不确定性强的任务特点,提出了粗避障与伞-背罩组合体规避的协同控制策略以及激光三维配以双目立体视觉的精避障策略,介绍了障碍检测与规避系统的硬件配置、飞行过程、障碍检测与规避部分算法,并通过地面悬停避障专项试验验证了障碍检测与规避策略的有效性,可为后续火星采样返回任务和载人火星探测任务的着陆过程提供一定参考。

温针灸治疗老年性膝骨关节病的临床观察

目的 :观察温针灸与针刺治疗老年性膝骨关节病的临床疗效。方法 :将 1 1 2例患者 (1 81膝) ,随机分为治疗组 60例 (98膝 ) ,针刺犊鼻、鹤顶、血海等穴 ,并同时加灸 ;对照组 52例 (83膝 ) ,单纯针刺治疗 ,穴位同治疗组。经 2个疗程(2 0次)治疗 ,对治疗前后膝关节功能参数进行评定。结果 :治疗组与对照组的疗效差异有非常显著性意义 (P <0 0 1 )。结论 :温针灸治疗老年性膝骨关节病具有较好的临床疗效 ,并且优于单纯针刺治疗。

“天问一号”火星探测器关键任务系统设计

“天问一号”任务是我国行星探测的首次任务,在国际上首次通过一次任务实现了火星“环绕、着陆、巡视”的三步跨越.“天问一号”探测器由中国空间技术研究院负责抓总研制,包括环绕器和着陆巡视器两个组成部分.对“天问一号”探测器的任务特点和概貌进行了介绍,对包括飞行过程、远距离深空通信、火星捕获过程、火星进入下降及着陆过程、火星车解锁驶离和火面工作等关键环节的设计方案进行了描述,对“天问一号”所取得的技术成果与创新进行了总结.

矿化度及水型变化对饱和度评价模型中m、n、B值的影响机理研究

在岩石物理实验的基础上,综合运用水岩相互作用、表面物理、电化学等方面的理论,研究水型及矿化度变化对阿尔奇模型中的m、n值以及Waxman-Smits模型中B参数的影响及作用机理.结果表明,水型及矿化度的变化不仅对m、n、B值产生影响,由于在不同的浓度范围内,地层水矿化度对岩石颗粒表面偶电层厚度及平衡离子活动性的影响不同,还导致Archie公式中的m、n值以及Waxman-Smits模型中的B参数在不同矿化度范围内表现出不同的特征:低矿化度情况下,m、n、B值随着矿化度的降低而迅速减小;而当矿化度升高到一定程度以后,m、n、B值趋于稳定,此时的岩电参数是偶电层中扩散层消失后岩石电学特征的反映.

天问一号着陆巡视器进入舱GNC系统设计与实现

为了应对火星EDL过程的短时间、大测控时延、大冲击力学环境以及无高精度地图的特点,进入舱GNC系统开展了一系列高自主、强容错设计。全系统热备份、关键功能异构热备份的设计确保了对产品故障的自主诊断与快速处理;系统工作模式自主转换、关键模式转换多判据备份的策略提高了系统的容错能力;产品供电的自主抗冲击管理、触地开关的自主故障诊断与处理策略,确保了对火工品起爆等大冲击高动态工况的有效应对;针对背罩-组合体规避及地形障碍规避的需求,设计了一套激光产品和光学产品有机融合的避障系统及使用策略。设计了直升机挂飞等专项试验对系统设计进行验证。天问一号进入舱GNC系统在轨顺利实施了展配平翼等关键动作,完成了背罩以及地形障碍的规避,实现了3.1 km的最终着陆精度,充分证明了系统设计的正确性。

电渗驱动微泵设计初探

电渗驱动微泵是一种新型的微泵,具有输出压强高、流量可调范围宽、结构简单、无活动部件等特点,易与微通道热沉集成,构成微通道冷却系统,可用于集成电路的热管理。本文介绍了电渗驱动微泵的数学模型,利用PB方程来描述电渗流中电势和离子分布,讨论了背压与流速的关系,槽道宽度、工作液体温度、外加电压等参数对电渗泵性能的影响。

石油针状焦的生产

主要探讨了针状焦的生产原理、生产技术及相应的原料选择。对国内外针状焦的生产状况加以总结并提出一些建议。

运动高血压及其生化因子的变化

对４０例血压正常的原发性高血压患者子女做运动负荷试验表明，１４例出现运动触发性高血压［≥３０／１２．６ｋＰａ（２２５／９５ｍｍＨｇ）］，其肾素活性、血管紧张索Ⅰ（ＡｎｇⅠ）、血浆５－羟吲哚类物质浓度运动后均较正常血压者升高（Ｐ＜０．０５）；内源性洋地黄因子显著升高（Ｐ＜０．００１），而运动后降低；血小板５－羟色胺运动后降低。高血压患者子女运动后心钠素较对照组升高（Ｐ＜０．０５），６－酮－前列腺素Ｆ１α、凝血烷Ｂ２（ＴＸＢ２，血栓素Ｂ２）无差异。

火星探测进入、下降、着陆过程通信方案

基于火星探测任务进入、下降、着陆过程(Entry,Descent and Landing,EDL)的特点,从信号微弱、高多普勒动态和黑障通信等3方面提出了该过程中通信的主要技术难点;简述了国外成功完成火星表面软着陆探测任务——海盗号、"火星探路者"、"火星探测巡视器"、凤凰号、"火星科学实验室"EDL过程采用的通信方案,并在其基础上进行了归纳总结;详细介绍了EDL过程所采用的直接对地通信、中继通信方案组成、通信能力和关键单机等;论述了中继通信、信号调制、信道编码以及黑障分析、防护与减轻等通信关键技术及其工程现状。最后给出了对我国火星探测EDL过程通信技术方案设计的一些建议。