基于SGP4模型的空间站轨道精度分析

针对在地面站天线对空间站观测任务中,通常基于卫星工具包(satellite tool kit,STK)软件规划出天线对空间站的方位角和俯仰角,实现天线对空间站的自动跟踪.为了保证天线跟踪的准确性和可靠性,需要定期计算出准确的空间站轨道和天线的方位俯仰角,并更新规划任务.因此科学分析与评估空间站两行轨道根数(two line elements,TLE)长期预报精度,对地面站实现空间站的精准跟踪具有重要意义.本文以中国空间站(China Space Station,CSS)梦天实验舱为例,基于TLE数据,利用STK软件提供的简化常规摄动规模型(simplified general perturbations4,SGP4)模型计算空间站轨道以及空间站相对于西安地面站的方位角和俯仰角,并分析不同策略下的精度效果.试验结果表明:在第二天更新空间站的TLE,可以获得较好的轨道结果,从而更好地保障天线的跟踪精度.

一种基于硅传感器的空间中子探测器设计

针对空间站轨道复杂的中子辐射环境,设计一种中子探测器,采用硅层叠结构,利用核反冲法及核反应法进行中子的间接探测,获取空间站轨道中子辐射的能谱信息。该中子探测器的探测范围指标为0.025 eV~10MeV,搭载于天宫空间站梦天实验舱的空间辐射生物学暴露实验装置上,用于监测空间站低地球轨道的中子辐射环境,获取在轨探测数据,可为研究空间中子对生物体造成辐射效应的作用机理提供重要依据,也可为研究次级粒子对航天器电子元件造成的单粒子效应提供必要的空间环境参数。

空间站梦天实验舱总体设计与技术特点

作为空间站主要舱段之一,梦天实验舱主要为各类舱内外载荷的在轨试验提供支持,具有特有的载荷货物进出舱支持和微小飞行器在轨释放支持能力,可全面提升空间站的综合应用效益。梦天实验舱2022年10月31日入轨,入轨后完成了初始状态设置、在轨测试和多次货物进出舱任务,各项功能正常,各项指标均满足要求。回顾梦天实验舱研制历程,概述梦天实验舱总体方案,总结其主要技术特点及创新点,介绍在轨测试及运行情况。

空间站梦天舱通风流场试验及仿真分析

空间站密封舱内的气流分布对航天员长期在轨的安全性和舒适性有着十分重要的影响,为保证密封舱内空气扰动充分,通常都采用顶部送风,底部回风的方式。针对梦天舱航天员活动区通风流场问题,通过流场试验与仿真相结合的方法对区域内气流组织进行分析,采用舒适速度比例、吹风感作为指标进行评价。结果表明:试验数据与仿真数据偏差在±15%以内,整个舱内空间风速统计学偏差在±5%以内,模型有效。梦天舱航天员活动区舒适速度比例高达92.15%,吹风感指数均小于40,满足人员安全性和舒适性的要求,可作为后续载人航天器通风设计、试验、仿真的借鉴。

梦天实验舱初始轨道快速计算策略与分析

初始轨道是航天器入轨评价的关键判据,快速准确计算初始轨道可在入轨异常时为应急救生控制赢得时间。针对传统初始轨道计算方法时间与精度不能兼顾的问题,设计了初始轨道快速计算策略,根据运载火箭加速度变化率来判断舱箭分离时间,采用基于动力学约束的实时轨道滑动批处理方法累积超短弧分离后数据计算初始轨道,对利用各种数据源确定的多组初始轨道进行逻辑优选判断。通过梦天试验舱仿真数据验证表明:使用该策略计算初始轨道,可达到事后精密定轨同等精度,计算时间控制在1 min以内,时效性远超事后精密轨道确定方法。

多支路并联流体回路流量分配影响因素分析

多支路并联流体回路热控技术在载人航天器上获得了广泛应用。外热流、重力场和管路阻力特性等因素会影响流阻,进而影响流量分配和散热能力,这可能会造成工质冻结并引起回路失效,威胁航天器安全,因此亟需针对影响流量分配因素开展分析。基于梦天实验舱6条并联流体回路建立简化模型,分别研究外热流、重力场和管路阻力特性对流量分配的影响,发现辐射散热带来的工质物性变化会导致各支路流量分配不均,外热流变化带来的回路散热量增加,以及重力场存在会加剧流量分配不均匀性。另外,回路在设计和运行时都要避免工质温度进入黏度剧烈变化区域,否则各支路流量容易受外部环境变化影响而发生较大波动。

分体组合式双自由度对日定向系统构型及布局设计

为解决空间站在不同的构型及飞行姿态下,因太阳入射角变化大引起的太阳电池翼难以对日定向的难题,提出分体组合式双自由度对日定向系统构型。研究空间站构型及飞行姿态,确定采用A轴与B轴2个轴独立运转、单独控制的对日定向方式,2个轴通过桁架结构实现正交连接。在梦天实验舱单舱飞行时,A轴不动,B轴根据轨道周期跟踪太阳,通过飞行器姿态调整补偿太阳入射角的变化。组合体飞行时,B轴补偿太阳高度角,A轴根据轨道周期带动B轴与太阳电池翼共同跟踪太阳,实现双自由度对日定向。在轨飞行结果表明:在不同的舱段构型及飞行姿态下,功率通道输出功率波动幅度由60%减小到7%,分体组合式双自由度对日定向系统构型能够适应空间站复杂的飞行工况。

3D打印技术在空间站梦天实验舱上的应用

面对梦天实验舱次结构减重需求,提出了面向3D打印技术的次结构拓扑优化设计的方法,完成并掌握了3D打印次结构从设计、工艺、制造、检验等全周期的研制流程。在梦天实验舱发射载荷条件下,通过结构有限元分析及试验验证,对3D打印次结构性能进行了考核。结果表明:在具有一定强度和刚度裕度的前提下,支架减重效果较为明显,面向3D打印技术的次结构拓扑优化设计的方法具有广阔的工程应用前景。

空间站梦天载荷舱结构设计与验证

针对天宫空间站梦天载荷舱提出了采用一种含大开口的半硬壳铆接结构,实现了结构承载、载荷进出舱及载荷试验平台一体化设计。采用数值仿真的方法,考虑主动段飞行及地面整器起吊载荷等因素的影响,进行了结构强度迭代分析,识别结构的潜在薄弱环节,并开展针对性的局部结构验证试验。最后,设计并建立大开口结构的全工况静力试验平台,开展载荷舱整舱静力试验。数值计算与试验所得结果吻合较好,验证了载荷舱大开口结构设计的正确性。载荷舱结构的设计方法及验证思路可为其他飞行器结构提供参考。

空间站梦天载荷适配器设计与连接精度验证

空间站舱外载荷适配器是一种用于空间站载荷进出舱及开展载荷舱外暴露试验的轻小型空间对接机构。介绍空间站梦天载荷适配器应用场景、设计思路、产品组成及定位原理;针对该产品高互换性及高定位精度的需求,对3°~120°均布的杆槽定位方式进行了数学建模分析及试验验证。得出了该定位方式具有良好的定位精度及互换性能的结论,在后续空间对接机构设计过程中,可作为备选构型优先考虑。

空间站梦天实验舱构型与布局设计及验证

针对梦天实验舱支持货物自动进出舱和科学载荷试验的任务需求,以及大质量、大尺寸的构型特点,结合天宫空间站双自由度对日定向的整体构型要求,从总体构型和布局2个方面,梳理梦天实验舱的设计约束、设计理念和技术实现途径,介绍梦天实验舱的构型与布局设计状态。通过仿真分析、试验模拟、在轨飞行等验证手段,验证设计效果,分析、总结梦天实验舱总体构型及布局特点,可为同类航天器的总体设计提供借鉴作用。

三代魔咒·死非其罪·阿意兴功——论《史记·蒙恬列传》

司马迁在《史记·蒙恬列传》中展现了高超的史传艺术:一是蒙氏是秦代非常显耀的家族,蒙恬、蒙毅兄弟二人更是得到秦始皇生前的重用恩宠,但他们却死于胡亥、赵高、李斯之手,没有逃脱为将不过三代的历史魔咒;二是蒙毅、蒙恬被杀之前,反复辩解自己"无罪""无辜""无过",死非其罪,何罪于天,他们的辩白是《蒙恬列传》的着力处,耐人寻味;三是司马迁在《蒙恬列传》中仅扼要叙述蒙恬的功绩,于文中点出其阿意兴功的罪过,并通过"以客形主"的手法,对蒙毅、赵高、秦始皇、秦子婴进行或详或略的描写。

大采深岩移观测阶段性分析

为探 讨大 采 深 (780m )的 开采 沉 陷 规 律 ,在 5074工 作 面 上 方 建 立 孟 佃 大 寨 岩 移 观 测 站 ,对 观 测 成 果 的 分 析 ,得 到 如 下结 论 :①大 采 深 开 采情 况 下, 地表 移 动 的 活跃 期( 《规程 》规定 判 断) 存 在 ;或 者 说 地 表 移 动 活 跃 期 的 下 沉 按不速 度小 于 50m m / 月;②随 着 开采 深度 的 加 大 ,地 表 移动 期 推 迟 ,对 地 面 建筑 物 的 破 坏也 比 较 迟 缓;③大 采深 单 一 煤 层的 非充 分 采动 ,地 面建 筑 物受 损程 度 很小 。