中国空间技术研究院信息化建设探索与思考

从中国空间技术研究院信息化建设中的应用探索出发,分析和总结了目前在中国空间技术研究院信息化建设一些成果及问题,论述了技术与管理两方面配合的解决思路与方法。

微小空间碎片多参数在轨探测技术

空间碎片按尺寸可以分为大碎片、危险碎片和微小碎片。尺寸小于1 mm的空间碎片称为微小碎片,航天器对于该种空间碎片目前主要采取“抗”的手段进行防护,防护的主要设计流程是首先建立空间碎片环境工程模型;其次,对航天器运行轨道的微小空间碎片的时空分布规律进行评估;接下来设计防护措施对航天器进行防护处理;最后对航天器遭遇空间碎片撞击的风险进行评估。空间碎片环境是动态变化的,建立并修正空间碎片环境工程模型是一项有益的基础建设,需要获取微小空间碎片的空间环境探测数据。本文综述了近年来微小空间碎片环境探测领域发展,总结了目前主流的探测设备分类及发展脉络,分析了探测设备及其探测方法的发展趋势,提出了适宜的微小空间碎片多参数探测技术的方案。

航天器空间碎片被动防护技术研究的总体构思

空间碎片防护问题是一项大型系统工程技术,国际上已研究几十年,并成功用于近地轨道大型航天器尤其是载人航天器的防护设计。本文根据国际发展和国内需求,对我国开展空间碎片被动防护技术研究进行了全面系统的综合评述。专题研究的总体构思主要包括:内涵、目的和目标;国内外发展状况和技术关键;指导原则和发展目标;核心技术和主要内容;技术途径和实施建议。

空间站机械臂关键技术研究

我国空间站机械臂承担舱段转位、辅助对接、舱外设备安装及维修等关键任务,具有大负载、高精度、高可靠等特点,涉及机、电、热、光、控等多学科技术交叉耦合,高度集成且研制难度巨大。在分析、比较国内外机械臂的基础上,提出了我国空间站七自由度冗余、分布式控制、位置可移动的机械臂技术方案,并阐述了高精度伺服控制、多约束路径规划等八类关键技术研究成果。空间站机械臂已具备了工程化实施条件,为我国空间站工程建设奠定了基础。

空间碎片被动防护技术研究的最新动向

简要介绍第22届IADC会议概况;重点总结评述空间碎片被动防护技术研究的最新动向,主要包括:撞击风险评估与防护设计优化、超高速撞击地面模拟实验、超高速撞击数值仿真、防护结构设计与新型防护材料、撞击响应分析与安全检测、应用卫星防护设计等;最后对空间碎片防护研究进行了简要总结和展望。

空间碎片超高速撞击数值仿真技术应用研究

密切结合国内正在开展的"空间碎片防护设计软件包"设计开发及其相关技术调研分析和初步研究,对超高速撞击数值仿真技术进行了分析研究,包括数值算法和材料模型等。同时,采用国外大型通用商用软件,对航天器防护结构超高速撞击损伤进行了数值仿真,并与航天器防护结构弹道极限方程进行了定性对比。本文的目的主要在于为航天器超高速撞击损伤预示提供一种仿真手段。

空间碎片防护结构设计优化技术研究进展

空间碎片防护结构设计优化技术是航天器防护设计的关键技术之一,在空间碎片超高速撞击风险评估软件研制基础上,国际上已开始了空间碎片防护优化软件的研究开发,而且取得了阶段性的研究成果。丈章首先对防护结构构型方案及其防护材料选择评估技术作了简要介绍；然后重点对防护结构设计优化技术的研究进展从优化模型、优化算法、敏度分析等方面进行了分析综述；最后简要给出了防护结构设计优化流程和研究工作建议。

卫星系统总体方案树合成技术研究

针对卫星数字化设计系统中分系统之间的耦合问题,分析了两种不同的分系统建模方式,研究了相应的系统总体方案合成技术,提出了针对并行和串行结构的建模方式对应的系统方案合成和校验算法,进行了合成方案的可行性分析,将总体方案树中出现的大量可能方案减少到少量的可行方案。研究表明,采用并行与串行结合的分系统建模、分系统版本验证可以降低数字化建模的难度,大量淘汰非可行总体方案,从而极大地减少了系统总体方案分析的工作量,提高卫星总体多学科设计优化能力。

航天器空间碎片防护结构设计技术的研究进展

空间碎片防护结构设计是航天器防护设计的重要研究内容。根据我国空间碎片研究发展战略和规划以及国际空间碎片防护结构设计技术的发展状况,主要讨论了国际上防护结构设计研究的主要内容,重点介绍了国际上防护结构设计的主要措施并给出了防护结构设计的工程应用实例。

天地结合开展我国空间诱变育种研究

本文着重介绍了自 1 987年以来 ,我国空间科学家和农业生物学专家 9次利用返回式卫星、2次利用神舟号飞船和 4次利用高空气球搭载了 70多种植物近 5 0kg的种子 ,涉及粮、棉、油、蔬菜、瓜果、牧草和花卉等植物。经国内 2 2个省、市、自治区 70多个研究单位多年的地面选育 ,已培育出一批具有高产、优质、抗病经审定的新品种 1 9个 ,其中水稻新品种 5个、小麦 2个、棉花 2个、青椒 1个、番茄 1个、芝麻 1个、西瓜 3个、莲子 3个、灵芝 1个 ;另外还选育出新品系 5 0多个 ,还有一大批种质资源。在航天育种机理方面也做了不少研究工作 ,航天诱变的生物学效应 ,在细胞和分子水平上研究了航天新品种的遗传物质变异 ,地面模拟试验进行了许多研究 ,均取得了一定的进展。在全国许多省市建立了航天育种示范基地 ,累计示范推广航天新品种 (系 )面积 2 70 0 0 0hm2 ,取得了很好的科技成果和社会经济效益。我国空间诱变育种的研究工作走在世界的前列。本文还介绍了我国前 3代返回式卫星在空间科学方向所做的成果及贡献。列出前 3代返回式卫星与空间诱变育种研究相关的基本参数。报道了返回式卫星回收舱的空间环境的数据。我们还对今后空间诱变育种提出了展望。

空间光学遥感器光-机-热集成分析方法研究

首先对论文的工程背景空间太阳望远镜进行了介绍;然后介绍了空间光学遥感器光 机 热集成分析的技术路径和技术实现,技术实现主要探讨如何将透镜的折射率温度系数效应和反射镜面的热变形效应数据变成光学分析软件可以接受的数据;最后以光 机 热集成分析为基础,对空间太阳望远镜主镜的热设计方案进行了论证。全文说明了光 机 热集成分析的可实现性以及其对热设计的指导、评价和优化。

航天器全频域力学环境预示技术研究进展

航天器力学环境预示对于总体设计、结构与机构分系统设计是至关重要的,特别是对于首发型号,往往缺乏相似型号的遥测数据参考,使得有效的预示成为地面试验方案和试验条件确定的主要依据.航天器在发射段需要承受覆盖全频域的动态载荷,不同频段的载荷和结构振动响应特性差异很大,很难用单一的分析方法进行准确预示.本文分别针对航天器发射力学环境的低频、高频、中频3个频段,介绍了国内外航天器全频域力学环境预示的主要方法及其工程应用的研究进展,并提出了我国在该领域亟需解决的关键技术.

谐波减速器空间润滑及性能研究

谐波减速器采用的润滑技术是影响其在轨运动性能和服役寿命的主要因素。以XB40-200型谐波减速器为研究对象,刚轮-柔轮传动副采用油脂润滑,柔性轴承采用固体润滑,在优于1×10-3Pa真空环境中进行了减速器传动效率和工作负载、工作温度关系研究,并开展了1000h真空寿命试验。结果表明:谐波减速器传动效率随工作负载的升高总体呈增大趋势,在真空寿命试验的前500h谐波减速器传动效率随工作温度升高而升高,后500h中其传动效率基本保持一致,1000h真空寿命试验结束时谐波减速器传动效率平均值约50%。试验后对减速器进行分解得到,柔轮内壁与波发生器接触部位磨损明显,是下一步润滑工艺改进的重点。

空间延迟/中断容忍网络拥塞控制策略研究

针对空间延迟/中断容忍网络(DTN,delay/disruption tolerant network)的拥塞控制问题,提出一种基于提前卸载的拥塞控制策略(EOCC,early offloading-based congestion control)。由于空间DTN网络大时延和不能保证时刻存在端到端路径的特点,EOCC主要利用网络节点的本地信息在拥塞发生前就采取措施。具体地,EOCC会时刻监测节点缓存变化速率,在即将发生拥塞时,将消息通过早于最优路径的非最优路径传输,从而缓解节点存储压力。仿真结果表明,采用EOCC的接触图路由获得了更好的性能。

空间碎片防护结构设计优化理论方法研究

航天器空间碎片防护结构设计优化在国际上属前沿课题,防护结构设计优化理论方法是其关键技术之一。在防护优化理论模型及其优化算法研究方面取得了突破性进展,建立了综合各类典型防护结构构型的统一的防护优化数学模型,提出了解决防护优化问题的几种算法:混合遗传算法,改进的差异演化算法和混合差异演化算法。最后采用航天器防护优化算例对防护优化理论方法进行了测试考核,优化结果表明了本文工作的可行性和有效性。

空间太阳电池阵技术现状及发展趋势

在对空间太阳电池阵发展及应用情况进行回顾的基础上,总结了刚性、半刚性、柔性太阳电池阵的技术特点及工程应用情况。传统刚性、半刚性太阳电池阵质量比功率及体积比功率较低,无法满足未来航天任务对太阳电池阵轻质量、小收纳体积的需求。采用柔性电池、柔性基板及柔性伸展机构的全柔性太阳电池阵,质量比功率预计可达200 W/kg以上,体积比功率可达40 kW/m^3以上,较传统太阳电池阵有大幅提升,是未来空间用太阳电池阵的重要发展方向。基于未来应用需求及国内外技术现状,对全柔性太阳电池阵亟待解决的柔性电连接、柔性组件封装、高性能伸展机构等关键技术进行了分析,提出了可行的技术攻关方案,为后续全柔性太阳电池阵的研制及应用提供参考。

导航星座自主导航技术研究

导航星座自主导航日益成为新一代卫星导航系统的主要研究方向。在系统地论述导航星座自主导航的信息处理流程的基础上,重点提出了导航星座自主导航的关键技术,包括卫星星历与时钟参数的长期预报技术、星间测距与通信链路的建立和维持技术、星座卫星自主时间同步技术、星座卫星自主星历更新技术、自主导航信息处理的鲁棒滤波技术、星座整体旋转建模技术,以及地球自转及极移参数的长期预报技术。详细分析了关键技术实施途径,论证了相关数学模型。最后,对星座卫星自主时间同步与星历更新算法进行了系统仿真,结果表明:通过星载滤波器处理星间双向测量数据,不断地修正卫星时钟和星历参数,能够高精度实现星座卫星时间同步和星历更新,初步展示星座自主导航信息处理流程及其关键技术算法的合理性和可行性。

微型卫星热控制技术研究

对国内外微型卫星技术现状和发展趋势进行了调研,通过详细分析微型卫星的特点及对热控系统带来的挑战,指出了传统热控设计思想和技术的不足,提出了微型卫星整星级等温化设计和智能型热控制的新概念,并在此基础上,提出了几项有前途的微型卫星热控新技术,对其技术途径和应用前景进行了分析和展望。

可展开遮阳罩技术研究进展及其关键科学问题

可展开遮阳罩一般是由多层轻质柔性高精度无褶皱薄膜和展开支撑臂及其控制装置组成,在轨后展开支撑臂有序展开多层大面积薄膜实现光控制和热控制性能,能有效改善和防护空间航天器。针对可展开遮阳罩结构,依据一维轴向、二维平面与三维周向的展开方式分类总结国内外可展开遮阳罩技术的研究进展,并对不同遮阳罩结构形状、薄膜材料、层数与展开方式等进行对比分析;梳理出遮阳罩在杂光抑制、折叠与展开变形机理、极端环境下薄膜多场耦合、低温热控、太阳辐射光压力矩及其计算方法等方面的关键科学问题,并给出了中国研究遮阳罩的发展建议。