高空科学气球下降过程航迹与热性能耦合分析

考虑高空科学气球动力学与热力学耦合关系,研究分析下降过程飞行航迹与内部氦气热性能.建立高空科学气球热模型和下降过程动力学模型,包括太阳辐射模型、红外辐射模型、对流换热模型等,仿真得到了某高空气球下降过程高度、速度等飞行航迹参数和氦气体积、温度等热性能参数,分析了参数变化规律与变化原因.研究结果表明,高空气球下降过程存在严重超热现象,超热状态变化导致下降速度变化,下降速度变化又导致超热状态改变;下降初始阶段氦气排放质量对下降速度、下降时间和超热状态均存在重要影响.

长航时高空科学气球能量平衡分析与优化

为实现高空科学气球长航时飞行,设计高空科学气球循环能源系统,并进行循环能源能量平衡分析,建立太阳辐照和能源平衡状态模型,同时以储能电池的充放电平衡为基础,设计能量平衡状态下所需的太阳电池的参数和机械结构。然后,给出所使用太阳电池的铺设方法依据,提出优化函数,分别计算和分析不同铺设方法的优缺点与问题,并据此提出一种适应于高空科学气球的新型太阳电池铺设方法。最后进行样机设计和测试,该样机是中国首个临近空间科学气球循环能源系统,测试取得一系列有用数据,数据表明所提出的能量平衡分析方法和多目标优化函数具有一定的可操作性,与理论计算的偏差在5%以下,能够作为后续项目的设计依据和方法。

高空科学气球应急安全控制及落点定位系统

高空科学气球是一种在临近空间飞行的无动力飞行器。当高空气球飞行状况出现异常,需要对其进行应急安全控制,使其可控地降落至地面。但目前中国国内相关单位进行的高空气球试验中,没有独立的应急安全控制手段。另外,由于飞行试验一般在地广人稀的区域进行,网络覆盖率低,无线电视距测控链路会因作用距离限制出现中断,高空科学气球载荷舱返回地面后的精确定位信息无法回传,致使回收人员无法进行快速搜寻。针对这些问题,文章采用STM32芯片、FreeRTOS操作系统作为软硬件架构,集成GPS定位功能和火工品引爆功能,并基于独立的铱星卫星通信链路,设计实现了高空气球全球范围内球体与载荷的可控分离和定位信息的回传,有效地提高了飞行任务的安全性和有效载荷回收的效率。

球载高能天文望远镜的超视距自动跟踪

本文在HAPI-4原有系统的基础上，利用80C196超16位单片机，首次实现了球载姿态指向控制系统的数字化；借助于全球卫星定位系统GPS，实现了气球位置的高精度定位和时间的绝对定标；采用小型高密度磁带机作为球载数据流存储器，利用海事卫星实现超视距测控，形成了新一代的球载高能望远镜控制系统．

2019年临近空间科学技术热点回眸

概述了2019年临近空间科学技术的研究热点:在临近空间原位进行科学探测的高空科学气球扮演了主角;其他临近空间飞行器在平台技术研究与试验方面也取得了不同程度的进展;多型高超声速飞行器已经装备部队;太空旅游商业公司维珍银河上市,商业化的太空旅游又近了一步。

临近空间高度卫星光学载荷辐射定标试验与初步结果

卫星遥感载荷在轨辐射定标需要高稳定、高可靠、可追溯的辐射定标源支持。将辐射基准搬至空间平台,利用同步对地观测的方式将基准传递至卫星载荷,已成为未来提升在轨辐射定标精度的可行方式之一。临近空间高度上可获得与卫星相接近的观测,同时,以高空科学气球为代表的临近空间浮空器还具有长时区域驻空、可回收等平台优势,也是空间辐射基准可选择的搭载平台之一。本文介绍了将高空科学气球作为平台搭载辐射参考载荷的系统设计,以及在青海大柴旦地区开展的临近空间光学载荷辐射定标飞行试验情况。结合试验获取的临空平台位置姿态数据、观测辐射亮度数据,分析了临近空间高空科学气球平台及辐亮度计的工作稳定性,给出了在临近空间开展卫星光学载荷定标的一般性方法,并对定标不确定度进行了分析,得到气球过境均匀区和山地区辐亮度观测的不确定度分别为3.8%—4.3%和5.0%—6.8%。与MODIS、GF-6WFI同步观测数据比对结果也一定程度上证实了不确定度估算的可靠性。本次基于临近空间高空科学气球的卫星光学载荷辐射定标试验探索了高空科学气球作为空间辐射基准搭载平台的可行性,为进一步发展基于临近空间的辐射基准传递定标系统积累了经验。

太空种菜不是梦

如今,随着我国航空航天技术的蓬勃发展,空间站建成指日可待,很多空间实验也将在太空开展。例如,到太空去种菜.要在太空种菜就要有合适的种子。如何知道哪些种子合适呢?那就先把农作物的种子弄上天去,研究一下太空环境对种子生长发育会产生什么样的影响。这就是我们今天要介绍的空间诱变育种技术。空间诱变育种技术空间诱变育种技术按照农作物种子搭载的平台飞行高度不同,可分为高空诱变育种和太空诱变育种。

临近空间飞行平台青藏高原大气NO_(x)原位观测实验

大气NO_(x)气体分析仪是中国科学院战略性先导科技专项“临近空间科学实验系统”“太阳风暴在临近空间环境的响应”任务的主载荷之一,是我国自主研发的原位探测临近空间大气NO_(x)的载荷,并已成功测量临近空间高空气球飞行路径NO、NO_(2)、NO_(x)混合比.分析仪基于可见-紫外光谱吸收法原理,用动态流导法将飞行路径上1×103~1×10^(5) Pa的自然大气压缩至8×10^(4)~1×10^(5) Pa,构建了长期稳定的常压工作环境,把商用氮氧化物光谱仪的适用范围从地表拓展到高空.2019和2020年夏季,中纬度青藏高原大柴旦地区开展的两次高空气球科学实验均搭载了大气NO_(x)气体分析仪,实现了对流层5 km到平流层30 km大气NO_(x)的原位测量,并获取了青藏高原上空NO、NO_(2)、NO_(x)混合比的科学探测数据.