BDD电催化耦合电解析处理载人航天器中冷凝废水的研究

为解决在硼掺杂的金刚石电极(BDD)电催化处理冷凝废水中,由于冷凝废水电导率低而导致处理能耗较高的问题,提出了BDD电催化耦合电解析的新方法处理冷凝废水。在BDD反应器内填充吸附有无机盐的混合阴阳离子交换树脂,电催化处理冷凝废水时吸附在树脂上的离子在电场作用下解析下来进入废水中,并进行交替的吸附、解析及定向运动,从而改善废水的导电性,电极两端电压显著降低,停止加电后,离子又能重新交换吸附在树脂上。以Na_(2)SO_(4),Na_(3)PO_(4)以及NaNO_(3)作为电解质时,对总有机碳(TOC)去除没有影响;而以NaCl作为电解质时,TOC去除率随着NaCl添加量的增加而降低。

载人航天离子交换树脂电再生技术的应用探讨

作为一种重要的水处理功能材料,离子交换树脂被广泛应用于医药、化工、核工业等领域。由于其高效、可靠的特点,也被大量使用在我国天宫空间站的尿处理子系统、水处理子系统、电解制氧子系统等水循环系统中,有效保障了设备的正常运转和水资源的安全使用。考虑到此材料的可再生性,发展面向载人航天任务的离子交换树脂再生技术可进一步减少长期飞行任务的补给需求,对推动载人航天技术由近地走向深空具有重大意义。本文重点阐述了离子交换树脂电再生技术的应用特点和研究进展,并介绍了热再生、生物再生、超声再生和二氧化碳再生等潜在辅助再生技术的应用,结合载人航天技术的应用特点,从可行性、安全性、发展潜力等方面探讨了离子交换再生技术的应用前景。

自修复弹性体材料的研究进展及应用

综述了基于外援型和本征型2种体系的弹性体材料自修复机理和自修复技术在弹性体材料中的应用,并展望了自修复弹性体材料在载人航天领域的应用前景。

硅胶有效吸脱水特性研究

为了解硅胶在吸脱水过程中水含量分布特征,开展了脱附温度对硅胶吸附量与物相结构的影响,研究了脱附气氛、脱附温度、脱附时间、含水量与脱附次数对硅胶有效残留水的影响,并计算了硅胶在不同脱附条件下的有效吸附水。结果表明,当脱附温度≤130℃时,吸附量无衰减,结构保持稳定。硅胶有效残留水同脱附温度、脱附气氛相关,同脱附前含水量、脱附次数无关。在空气气氛脱附时,最佳脱附条件为130℃,1 h,有效残留水为8.5%~9.1%,当吸附20~150 min时,有效吸附水随吸附时间线性增加,特别当吸附120~150 min时,有效吸附水达到12%~14%。

固态胺吸附去除CO_(2)行为研究

为解决基于固态胺材料的再生式CO_(2)去除技术在便携式生保系统中的应用问题,开展了固态胺材料吸附去除CO_(2)的性能研究。进行了不同吸附温度、入口CO_(2)浓度、气体流量条件下固态胺吸附CO_(2)的穿透试验,获得了相应的穿透曲线;利用Wheeler方程对穿透曲线进行了拟合,得到了相应的拟合方程、平衡吸附量等结果。结果表明:通过Wheeler方程能够准确描述固态胺吸附CO_(2)的行为;获得了CO_(2)穿透率分别为10%和50%时的穿透时间与气体流量间的线性关系方程,方程可应用于预测固态胺反应器性能、切换周期等,使评估反应器性能的试验大为简化。

体积可调型蔬菜培养装置的研制及特性分析

目的研制体积可调型蔬菜培养装置,满足空间开展蔬菜培养技术研究的需求。方法通过设计光照通风模块、生长模块、栽培盘模块和测量模块并采用伸缩式结构,研制三套蔬菜培养装置并进行性能验证实验和特性分析。结果研制完成的蔬菜培养装置可在250~700 mm高度范围内调节,配置三种光谱组成的LED光源,栽培篮与基质可移动或替换,基质中的水分、电导和温度参数,以及大气二氧化碳浓度等参数均可在线监测。验证实验表明,装置性能和各项指标均满足后续开展“不同光质对植物生长的影响”的研究需求。结论研制完成的体积可调型蔬菜培养装置,重量轻、体积小,所培养的莴苣(12株/0.12 m^(2))生产能力达49.7克/株(鲜重),可为后续研制在轨蔬菜培养装置提供技术支持。

月球车驾驶运动感知特性研究

航天员月球车驾驶技能地面训练需要模拟逼真的运动感知特性,其关键在于掌握地面与月面驾驶运动感知的差异。笔者建立了高度逼真的月球车驾驶运动仿真场景,模拟月球车驾驶运动的地月差异;开发了以空间定向模型为框架的人体运动感知软件,仿真比较了月球车驾驶前向运动感知的地月差异。结果表明,月面环境下月球车加速度变化范围减小、加减速缓慢且易发生侧滑;视觉信息受限时动态俯仰角感知显著大于地面,而静态俯仰角感知则大大降低;这种地月差异在加入视觉信息后大幅度减少。揭示了月面与地面驾驶运动感知特性的差异,为月球车驾驶运动模拟策略的优化提供了依据。

利用导向剂法制备磁性LSX型分子筛及改性

这是一篇材料学领域的论文。采用胶体导向剂与Fe_(3)O_(4)制备了磁性LSX分子筛原粉,经银离子交换与水合肼还原后生成了含银原子的磁性LSX分子筛,利用扫描电镜、振动样品磁强计、X衍射分析仪、光电子能谱仪、比表面吸附仪对样品的表面形貌、磁性、物相结构、元素组成与比表面积进行了分析表征,结果表明磁性LSX分子筛为LSX分子筛与Fe_(3)O_(4)的复合材料,微孔比表面积为679.38 m^(2)/g,合成时胶体导向剂较佳加入量0.5%,磁性随Fe_(3)O_(4)加入量增加而增大,经银交换后与水合肼还原后的磁性LSX分子筛,比表面积减少。

改进清洗方法对服装清洗质量影响的分析

本文综合考察了洗涤过程的五要素,即温度、时间、机械力、洗涤剂和水质;同时探讨了影响服装水洗效果的主要因素,如污渍类型、衣物材质和洗涤方式等。基于这些因素,提出了一系列针对性的服装清洗质量优化举措,通过调整洗涤五要素和实施优化举措,服装的清洗质量得到了显著提升。特别是在处理顽固污渍和保护衣物纤维方面,改进的清洗方法表现出了卓越的效果。

空间低压环境下植物养分吸收与生长特性研究进展

针对月球/火星基地大气压控制一般低于标准大气压(101 kPa)的要求,开展低压环境下植物的养分吸收与生长特性研究有助于对低压下植物的生长差异有更深层次的理解,从而在受控生态生保系统内建立更完善的植物单元体系。综述了近年来国内外低压植物培养实验的主要研究结果,对比分析了低压植物养分吸收与动力学特性的差异,以及对植物生长状态、生物量和基因表达的影响,并对未来的低压植物实验研究方向做出展望。

基于迁移学习Boosting的跨时间脑力负荷识别研究

在航天任务中对脑力负荷的有效检测可以保障任务执行效率和生产安全,预测航天员的表现。针对跨时间脑力负荷检测,依据MATB任务设计了包含不同难度任务的跨时间实验范式,采集了14名志愿者3次不同时间的脑电数据。基于迁移学习Boosting方法,引入辅助数据,设计了基于TrAdaboost的跨时间脑力负荷识别算法,在没有目标数据参与的情况下进行了跨时间的分类识别。探索了最佳分段长度和辅助样本比例对识别效果的影响,并基于多个数据样本进行了决策研究,跨时间下的脑力负荷最佳识别准确率达到74.73%。结果表明,提出的跨时间脑力负荷分类框架实现了脑力负荷的有效识别。

基于模型的载人月球探测人机功能分配方法研究

针对载人月球探测任务飞行模式复杂、各阶段衔接紧密、活动间关联性强的特点,为确保人参与到系统中去,引入基于模型的系统工程(MBSE)对载人月球探测任务总体设计中人机功能分配进行设计与验证研究,提出了一种基于模型的载人月球探测人机功能分配方法。考虑载人月球探测活动中人机功能分配是一个不断反复、连续的决策过程,从人因需求指标体系出发,引入MBSE阐述载人月球探测任务系统建模方法,并基于系统模型实现月面科考载人月球车驾驶场景下的人机(航天员-月球车)功能分配合理化。通过模型化载人月球探测人机功能分配过程,合理分配人、机作业,使航天员处于合适的工作负荷状态,以简化系统设计、操作的复杂性,提高整个系统的机动灵活性和安全可靠性。

植物改善密闭环境空气质量研究进展

针对空间密闭环境的空气质量问题,对密闭环境中存在的微量有害气体、微小颗粒物、高浓度二氧化碳等不利因素进行分析,比较了物理和化学处理方法改善空气质量的优缺点。重点讨论了植物净化方法对空气质量的改善效益,以及植物吸收微量有害气体、释放负氧离子和吸收二氧化碳三个方面的研究进展,提出目前研究存在的问题,为后续利用植物改善密闭环境空气质量提供新的研究思路。

空间密闭环境中植物光照系统研制

研制一种植物光照系统,以满足植物栽培地面模拟试验的需要。以灯板作为发光单元,组合成光照阵列,通过AC/DC电源模块供电,恒流驱动LED工作,并进行光周期、光强控制和调节,采用冷板及循环冷却液方式对灯板集中散热。通过多次栽培实验证明,该系统结构紧凑、控制简单、调节方便、发光稳定、散热效果好,为36m2的植物提供了适宜的光照条件,满足密闭系统植物正常生长的需要。该植物光照系统的成功研制,为开展空间植物栽培地面模拟试验提供了必备的条件,对下一步空间植物装置光照系统设计具有重要的参考价值。

月尘微观吸附机理及其防护技术研究现状

月尘防护是未来月面探索中面临的重要难题之一,不同防护效果将对航天器性能产生重要影响,深入开展月尘颗粒在航天器表面的微观吸附行为及其防护技术的研究至关重要。主要从月尘颗粒吸附机理、吸附力测试技术及月尘防护的方法展开综述与展望。首先说明月尘颗粒的物理、化学性质及吸附机理,重点聚焦建立月尘颗粒与基体表面的吸附力解析模型,包括范德华力、静电力、毛细力;其次,利用原子力技术测量月尘颗粒吸附力参数。分析对比目前针对微纳米颗粒吸附问题的主动与被动防护技术。对月尘吸附力测试与月尘防护技术发展等问题的发展趋势进行展望。通过原子力技术开展月尘颗粒吸附力,解决现有其余测试技术产生的弊端,对推进月尘颗粒吸附机理及防护技术的研究具有重要意义。

多线谱干扰下的盔内语音通信降噪算法研究

航天服头盔内语音通信系统工作时,受到来自航天服自身的风机、泵、通风气流所产生的噪声影响,通话质量下降严重。传统降噪方法能有效抑制宽带噪声,但对线谱干扰的抑制较弱。文章以此为出发点,开展了多线谱干扰下的语音降噪算法研究,设计了一种自适应线谱检测方法,可有效识别线谱,定位其所处频带,在抑制宽带噪声的同时,进一步抑制线谱干扰。文章结合盔内实录噪声数据对算法进行了验证,结果显示,相对于传统降噪方式,文中方法对多线谱干扰的抑制能力更强,语音客观语音质量评估得分提高约6%。

基于大型语言模型的应急人机协同救援关键技术

现有的应急救援指挥系统存在灾情信息分析效率低下、人机协作过程不够人性化等问题,具备较强自然语言理解能力和多模态理解能力的大型语言模型(LLM)将有望解决上述难题。通过调研LLM最新研究进展和应急救援控制领域对LLM的任务需求并进行梳理和分析,评估了现有LLM应用于应急救援领域的技术成熟度,并就灾情信息分析理解等5个任务场景探讨了可能的LLM应用构建方案和综合构建方案,对LLM技术对应急救援系统的未来发展的影响进行展望。

供氧浓度对受控生态生保系统典型生物质固废好氧堆肥的影响

目的探讨不同供氧浓度对生物质固废好氧堆肥化处理过程的影响机制,以掌握适用于未来地外星球基地受控生态生保系统(CELSS)固废资源化处理的供氧参数,提高氧气利用率。方法利用自研的固废生物反应器试验系统,以小麦秸秆和模拟粪便为处理对象,开展10%、15%和21%三种供氧浓度的好氧堆肥化处理实验,定期采样并分析处理过程中的气体组分(O_(2)、NH_(3)、CH_(4)和N_(2)O)及物料腐熟度(含水率、溶解性有机碳、NH_(4)^(+)-N和种子发芽指数)。结果15%O_(2)处理组耗氧量最大,NH_(3)和N_(2)O排放量最小,溶解性有机碳含量降解效果最好,NH_(4)^(+)-N含量较高;3个处理组中CH_(4)排放均处于较低水平。堆肥结束时,10%O_(2)和15%O_(2)处理组的产品含水率均大于74%,保水性最好,各处理组的种子发芽指数分别达到86.64%、123.81%和97.98%。结论与10%和21%供氧浓度相比,15%供氧浓度有效减少了NH_(3)和N_(2)O的排放,且拥有良好的保氮、保水和溶解有机碳降解效果,腐熟度更高。

新型抗荷裤返回状态下神经–肌肉活动影响研究

针对返回座椅工况,研究了新型抗荷裤在返回坐位下对神经–肌肉活动的影响。急性实验中5名受试者在平卧位、返回坐位、着抗荷裤平卧位、着抗荷裤返回坐位下检测了腓总神经(CPN)节段性运动神经传导;慢性实验中2名受试者分别在返回坐位下着抗荷裤4小时,定时检测了节段性运动神经传导。研究发现:着抗荷裤后,返回坐位相比于平卧位CPN踝复合肌肉动作电位(CMAP)波幅降低13.4 ± 3.1%且潜伏期缩短;相比于不着服,返回坐位着服后腓骨头CMAP波幅升高7.8 ± 1.3%。返回坐位下着抗荷裤2小时,CPN远端和近端CMAP波幅分别降低28.0%和45.4%,4小时后降低增加至78.2%和75.2%,但小腿和足部主动运动可缓解不适。返回坐位下长时着抗荷裤CPN远端和近端CMAP波幅降低,主动运动有利于耐受。

空间脑科学研究的回顾与展望

人类大脑是自然界最复杂的系统之一.大脑结构与功能之谜是人类认识自身的终极疆域,对于推动科技创新发展与人类文明进步具有极其重要的意义.载人航天是现代科技革命的重要领域之一,美国、俄罗斯等航天大国已利用空间资源开展脑科学研究.我国空间站的建设,将提供空间脑科学研究的系统创新平台,极大地推进中国空间脑科学计划进程.本文综述了在空间环境或模拟空间环境下,脑发育及生物学机制、认知规律与机制、生物节律和睡眠对脑功能的影响、群脑协同等方面的空间脑科学研究进展,并简述和展望了我国空间脑科学研究的发展方向.