基于石英挠性加速度计微重力测量仪在空间站的应用

空间站微重力环境为基础实验研究和新技术开发提供良好的试验平台。对空间站中微重力水平准确测量及分析和评估,测量有效性作为科学依据显得尤为重要。文章主要从微重力测量原理及结构组成、软硬件设计、在轨数据验证得出结论:采用模拟与数字滤波相结合提高了精度,实现100MbPS通信速率实时在线传输能力,将原有传输速度由0.3Mb/s提高到目前100Mb/s实时数据传输,大幅度解决了采集系统采样速度快,对外部接口数据传输慢的技术难题,且同时对软件进行优化设计,增加处理器余裕量比常规软件运行占用量提高20%,满足航天产品的高可靠性特点。且精确高、动态响应快的微重力测量设备。既提升拓展了我国航天领域中空间微重力测量能力和应用。又为未来深空探测能力进一步提高提供有力的支撑。

空间站舱内悬浮实验台制导控制方法

针对中国空间站舱内悬浮实验台微重力水平最优的控制问题,考虑舱内运动行程空间约束及各类不确定性因素的影响,以不同时长下的最优微重力水平为目标,提出基于凸优化的空间站舱内悬浮实验台自主轨迹规划方法和基于误差反馈控制的轨迹跟踪方案。介绍悬浮实验台的结构,建立空间相对运动动力学模型,并将其线性化;通过凸优化的方法求解微重力水平最优的运动轨迹及相应的控制力序列;设计基于误差反馈的PID跟踪控制律,兼顾微重力水平的同时实现对优化轨迹的快速跟踪控制。数值仿真结果表明:当微重力科学实验时长需求为1 h时,最优微重力水平可达9.121×10^(−6)m/s^(2)。基于凸优化的空间站舱内悬浮实验台自主轨迹规划方法和基于误差反馈控制的轨迹跟踪方案,能够实现指定时长需求的最优微重力水平,给当前中等时长(1 h)最优微重力水平问题提供了解决思路,提升了中国空间站舱内悬浮实验台的应用价值。

磁场微重力效应的研究

将导电的液体置于磁场中,使导电液体中浮力驱动的自然对流减弱甚至消失,在导电液体中制造出了二级微重力效应,将这种情况称为磁场微重力效应.通过研究导电液体自然对流驱动力的无量纲Grashof数的变化,发现微重力效应的水平可以用公式gm=(β0/βm)(ν0/νm)2g0计算,如果略去一次项,则可用gm=(ν0/νm)2g0来估算.测量研究了不同磁场条件下硅熔体的磁黏度,估算不同磁场强度对应的磁场微重力水平后,发现估算结果与实验结果基本符合.

空间可展开天线微重力环境模拟研究现状与展望

为满足我国深空探测、空间站建设、探月工程等重大航天工程对空间大型可展开天线等新型卫星有效载荷平台快速发展的要求,对国内外空间可展开天线微重力环境模拟方法进行了综述。分别对落塔法、抛物线飞行法、水浮法、气浮法和悬吊法等典型重力补偿方法的工作原理及优缺点进行了分析,综述了国内外在此领域的应用及技术发展情况,综合分析并比较了5种微重力模拟方法的技术特点及适用范围,结合我国航天科技中长期发展规划的需求,从大型化、高精度化、多样化、通用化、高保真化等方面,提出了未来可展开天线微重力模拟的发展趋势及方向,旨在为我国大型可展开天线及其微重力环境模拟方法的基础理论研究及工程应用提供借鉴与参考。

在轨质量测量仪地面校准技术研究

为验证在轨质量测量仪在空间微重力环境下的性能指标和测量精度,依据测量仪测量原理,阐述了其地面校准方法,建立了地面校准系统,并工程化实现了地面校准装置,通过模拟水平二维微重力环境,验证其性能及测量精度。实验结果表明,该校准技术及校准装置系统的测量误差均在指标范围内,可应用于同类质量测量仪器在特殊环境下的地面校准,可推广性强,具有较好的工程应用价值和广阔的应用前景。