面向空间应用的GaN功率器件及其辐射效应

研究氮化镓(GaN)功率器件及其辐射效应对于解决空间应用需求、促进新一代航天器建设具有重大意义。介绍了GaN功率器件的主要结构及工作原理,综述了近年来国内外在GaN功率器件的总剂量效应和单粒子效应两方面的研究进展,并对辐射效应在GaN功率器件中造成的退化和损伤机制进行分析与讨论。研究结果显示:GaN功率器件具有较强的抗总剂量能力,但是抗单粒子能力较弱,易发生漏电和单粒子烧毁,且烧毁点多发生在栅极边缘的漏侧。对GaN功率器件辐照损伤机理的研究缺乏权威理论,有待进一步探索,为其空间应用提供理论支撑。目前,平面结构的GaN功率器件是主流的技术方案,单片集成及高频小型化是GaN功率器件未来发展的方向。

空间应用高精度电涡流位移传感器设计与验证

针对空间超静平台高精度非接触位移测量的需求,研制了一种适用于空间应用的高精度电涡流位移传感器.根据传感器工作原理建立探头敏感线圈阻抗模型并对其固有非线性进行仿真分析.基于高精度平衡电桥检测电路,提出一种非线性校正方法,该方法无需额外的校正电路,通过平衡电桥阻抗网络设计以及解调相位设计,将传感器输出非线性由12%降低到0.98%.测试验证结果表明,研制的空间应用高精度电涡流位移传感器在±3 mm量程范围内,测量非线性达到0.98%.该传感器已经成功进行在轨应用.

霍尔电推进空间应用现状及未来展望

对霍尔电推进的空间应用现状进行综述,并对其未来发展趋势进行展望。针对我国霍尔电推进在原始创新、研发效率、产品成熟度、在轨应用等方面与国外存在的差距,提出加强需求分析和任务牵引、加强工作机理研究、加快产品迭代、加强天地差异研究、加快生产线建设等发展建议,以更好地推动发展。

统筹空间科学、空间技术、空间应用协调发展的思考

我国航天事业因历史原因和投入限制,在初期以空间技术、空间应用为主,对空间科学重视不足,空间科学、空间技术、空间应用基本上是独立发展的;着眼新时期航天强国建设,需要将空间技术的发展深度融合到空间科学、空间应用中去,从而创造新的机遇和成就。本文剖析了空间科学、空间技术、空间应用的基本内涵并明确三者的相互关系,在系统分析国际空间科学、空间技术、空间应用的整体态势,细致梳理我国相关领域发展情况的基础上,论证了统筹我国空间科学、空间技术、空间应用协调发展的必要性,凝练了三者协调发展面临的主要问题。空间科学、空间技术、空间应用之间既有需求交叉,又可互促带动,应在规划、部署、实施的全过程中进行统筹考虑:发挥新型举国体制优势,在统一管理下做好顶层规划;坚持创新驱动发展战略,以技术进步抢占国际航天制高点;支持空间领域基础研究,培育高水平的科学家和工程师队伍;加强资源统筹协调,促进空间应用数据的合理开放和充分利用。

电推进空间应用现状与发展趋势

电推进具有比冲高、推力小、寿命长等优势,可以应用于地球静止轨道(GEO)卫星、低轨(LEO)卫星、深空航天器和微纳卫星等几乎所有的推进任务。本文首先对电推进的空间应用现状进行综述,接着对其未来发展趋势进行展望,最后给出了我国电推进发展的建议。

星空浩瀚神秘 探索永无止境——访中国科学院空间应用工程与技术中心载人航天工程空间应用系统副总师张鹏

太空探索是人类历史上的伟大壮举,是一场没有终结点、永远在路上的远征。中国科学院空间应用工程与技术中心(以下简称“空间应用中心”)是我国载人航天工程空间应用系统总体单位,负责载人航天工程空间应用系统的组织管理、战略规划、系统设计与研制、运营服务等工作。同时空间应用中心是中国载人航天工程运行与管理支持中心的依托单位,为我国载人航天工程总体提供科学、技术和管理全面支撑。本刊邀请到了空间应用中心载人航天空间应用系统副总师张鹏,为我们介绍载人月球探测科学研究与应用相关情况。

Microchip推出面向低地球轨道空间应用的耐辐射电源管理器件

空间系统开发人员可以利用基于熟悉的塑料COTS器件的耐辐射器件,快速开发电源管理系统的原型和最终设计低地球轨道(LEO,高度低于约1200英里)的商业化正在改变太空探索和卫星通信。要使卫星成功运行并到达预定轨道,必须选择能够承受恶劣太空环境的元件。在现有耐辐射产品组合的基础上,Microchip Technology Inc.(美国微芯科技公司)今日宣布推出首款商用现货(COTS)耐辐射电源器件MIC69303RT 3A低压差(LDO)稳压器。

综合医院医疗建筑地下空间应用研究

医院建筑的地下空间利用一直是医疗行业研究的热点之一。在现代医学技术不断发展的同时,医疗建筑也必须不断更新和升级,以满足不断增长的医疗需求。地下空间利用是医院建筑设计中的一个重要环节,可以最大程度地利用有限的建筑面积,提高医院的服务能力和效率。本文将围绕综合医院医疗建筑地下空间应用进行深入探讨。地下空间利用是当今城市规划和建筑设计的重要方向之一。

商用器件的空间应用需求、现状及发展前景

随着微电子技术的飞速发展及空间任务对高性能需求的日益增强，现有的宇航级抗辐射器件和技术已经远远不能满足目前空间飞行器高性能系统的需求，使得高性能商用器件 Commercial-Off-The-Shelf(COTS)在空间的应用成为可能．本文就空间任务对商用器件的需求进行了综述，阐述了空间飞行器使用商用器件存在的问题及面临的风险，介绍了国内外空间任务中商用器件应用的现状，以及我国在这一领域的差距，并对商用器件在空间应用中的发展前景进行了展望．

COTS器件空间应用的可靠性保证技术研究

为保证COTS(Commercial off-the-shelf)器件成功应用于我国高可靠的航天产品中,本文总结分析了国内外空间应用COTS器件的发展情况,提出了空间应用COTS器件的可靠性保证总体思路.该思路特点是首先进行与任务剖面相结合的可靠性评估试验,再对COTS器件进行可靠性筛选.对于热环境的可靠性保证,通过研究NASA的筛选规定,提出了不同任务要求下的老练温度-老练时间的对应关系式;实例表明温度可靠性评估试验方法能够指导工程.对于电离总剂量的可靠性保证,提出了不同任务条件下的回归筛选模型,并进行了验证,相对误差为1%.结果表明本文能够系统性地指导空间工程应用COTS器件.

核反应堆空间应用研究

对美国、俄罗斯等国家的核反应堆空间应用进行了研究。其中包括:美国最早研究的SNAP-8系列,可提供多种组合输出的SP-100布雷顿能量系统,应用于火星表面的核反应堆MSR系统等;俄罗斯和日本在月球表面或火星表面应用的核反应堆。重点对空间核反应堆的堆型、堆芯冷却方式、热电转换方式、废热排放方式、辐射屏蔽模式等进行比对分析。结合月球基地能源系统的应用背景,对实现核反应堆空间应用需要解决的关键技术进行了分析,如发射安全技术、无人自主管理技术、空间低重力环境适应性及辐射防护技术等,可为我国未来空间探测任务的能源系统研究提供借鉴和参考。

光纤陀螺的空间应用及其关键技术

针对国内空间应用对光纤陀螺的需求,第一次提出了需要解决的关键技术及其主要解决方法,并给出了空间应用光纤陀螺性能和关键器件的试验结果,初步证明了国内光纤陀螺能够满足空间应用的要求。

地面装调的空间机械臂在空间应用时的自适应鲁棒控制

针对空间机械臂在轨操控过程中,重力加速度不同于地面装调阶段的重力加速度,会随着空间位置的改变而变化的问题.本文提出了一种自适应鲁棒控制策略,用于空间机械臂的末端控制,从而使在地面重力条件下装调好的空间机械臂能够在空间微重力条件下实现在轨操控任务.通过分析重力项对空间机械臂轨迹跟踪控制的影响,设计自适应律在线估计重力加速度,从而得到重力项的估计,系统的不确定性通过鲁棒控制器来补偿.基于李雅普诺夫理论证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,在地面装调阶段的重力环境下和空间应用阶段的微重力环境下,该控制器对空间机械臂的末端控制均能达到较高的轨迹跟踪精度,具有重要的工程应用价值.

面向空间应用的时间触发以太网

将时间触发协议增加到采用星型拓扑结构的以太网业务上,且保持完全兼容IEEE802.3标准,可解决空间有效载荷使用标准以太网通信遇到的实时性、确定性和可靠性问题。时间触发以太网基于全局基准时间,实时数据传输遵循严格的时序,支持时间和事件触发的两种通信过程。时间触发通道适合同步或周期性实时消息的传输,而事件触发通道适用于偶发或非周期性消息的传输。设计了空间应用以太网的拓扑结构和协议栈,介绍了系统通信的过程,进行了时间触发协议的研究,并对同步性能和网络性能进行了仿真验证。该以太网在保证可靠性、安全性的同时,增强了网络的灵活性,提高了网络利用率。

一种面向空间应用的激光测距方案设计与实验

针对空间应用背景对激光测距系统"宽测程、高精度、实时测量"的要求,使用相位式激光测距法中分散的直接法设计了一种激光测距方案,其理论测程可以达到10km,测距精度可以达到0.1m。对激光器和窄带滤光片提出了技术指标要求,对雪崩光电二极管(APD)进行了选型,并通过对空间环境背景噪声的分析和对空间非合作目标测程方程的分析验证了技术指标选择和APD选型的合理性。实验结果表明:该系统最大测距误差为8.71 cm,符合"测距精度优于0.1 m"的技术指标要求,同时具有较高的动态性能,测距时间不超过1 ms。此外,系统具有较小的整体功率和质量,分别为13.29 W和693 g,可作为天基应用的有效载荷。

COTS器件的空间应用技术研究

从COTS(Commercial-Off the Shelf)器件在微小卫星平台系统的应用需求出发,通过分析COTS器件应用的瓶颈问题和空间辐射环境的特殊影响,对卫星平台系统COTS器件的筛选与老练流程控制方法,COTS器件空间应用的机、电、热设计,COTS器件的检错、容错技术,COTS器件的空间环境效应防护加固技术,COTS器件系统可靠性分析、验证与评估方法等方面的研究现状进行综述,并对可能涉及到的关键技术进行探讨;该研究结论可为微小卫星服役前对COTS器件系统空间应用设计提供参考,推动包括国产器件在内的COTS系统在航天领域的应用。

水升华器空间应用研究

对国内外水升华器的研究和应用情况进行了分析,总结了水升华器的工作模式、失效特点及水升华器性能影响因素,探讨了美国水升华器在结构、功能、可靠性方面的发展趋势,提出了我国未来空间应用对升华器的研究需求及在水升华器热分析建模、应用策略、"击穿"抑制方面值得关注的问题。

太阳光泵浦固体激光器及其空间应用

太阳光泵浦固体激光器具有结构简单、能量转换环节少、效率较高的特点,特别适用于空间传能、空间激光通信和空间对抗等空间应用。文中介绍了太阳光泵浦固体激光器的基本原理,装置结构及发展现状,论述了可能的空间应用,并展望了未来的发展方向。

面阵凝视型成像空间应用技术

介绍了凝视型成像技术的特点、优势、现状和发展趋势,论述了凝视型成像技术应用于遥感领域发展的重要性,总结了面阵凝视型成像技术作为空间应用所涵盖的关键技术,将为我国空间凝视型成像技术的进一步发展提供参考。

面向空间应用的片上系统集成技术研究

文章采用一种新颖方法对商用IP进行可靠性提升、完善,同时进行容错结构设计,建立了拥有自主知识产权的专用加固型标准单元库,构建了面向空间应用的SoC设计方法与流程,形成了面向空间电子系统的系统集成设计平台,用该技术实现了面向卫星等空间应用的32位嵌入式RISC处理器SoC芯片,获得了一次投片成功。