兰州空间技术物理研究所电推进新进展

兰州空间技术物理研究所是我国电推进技术研究和产品研制的主要单位。2014年兰州空间技术物理研究所在电推进发展中取得了多方面的重要进展,分别从空间飞行试验、型号产品研制、新产品开发、专业技术基础研究等方面进行了总结性的系统介绍。空间飞行试验包括了SJ-9A卫星离子电推进系统和XY-2卫星霍尔电推进系统,型号产品研制包括了DFH-3B平台首发卫星LIPS-200离子电推进系统、DFH-5卫星平台和全电推进卫星平台的LIPS-300离子电推进系统及LEO大型航天器主动电位控制系统,正在研发的新产品包括LIPS-200+,LIPS-100和LIPS-400等离子推力器及LHT-140霍尔推力器,电推进专业技术基础研究工作主要包括栅极组件工作寿命分析及概率性评估、放电室性能分析及优化以及基于等离子体能量沉积的推力器热分析等。

兰州空间技术物理研究所吸气式电推进技术进展

吸气式电推进技术是将超低轨空间的环境气体工质收集、增压、电离以及加速产生推力的技术,是一项具有里程碑意义的航天器动力技术。兰州空间技术物理研究所开展了近10年吸气式电推进技术研究。主要介绍了兰州空间技术物理研究所吸气式电推进技术的最新进展,包括吸气式电推进系统方案和应用分析;基于理论分析和数值计算进行的气体收集增压技术研究和电推力器技术研究等。给出了利用研制的吸气式电推进系统原理样机开展地面试验得到的结果和后续研究计划。结果表明,兰州空间技术物理研究所提出的吸气式电推进系统方案能够满足250 km左右轨道高度上特定构型航天器的阻尼补偿需求。

空间柔性阵列天线薄膜阵面制造技术研究

简要阐述了空间柔性天线的进展,分析了空间柔性天线薄膜阵面制造关键技术。研究了薄膜阵面电磁波传输金属薄膜制备技术、薄膜阵面图形化制造技术、薄膜阵面拼接用材料评价、薄膜阵面的裁切技术等。采用磁控溅射技术,通过溅射功率、走带张力、走带速度的调节,在有机柔性薄膜基材上镀制了不同厚度的金属铜膜,实现了有机柔性薄膜基材的表面金属化;利用飞秒激光刻蚀精度高,不损伤柔性薄膜基材的特点,获得了图形化的金属薄膜阵面单元;对3M92号胶带与改性聚酰亚胺胶接材料的拼接强度与耐高低温性能进行了试验对比,发现改性聚酰亚胺胶接材料的强度与耐高低温性能更好,更适合薄膜阵面的拼接;对比了用纳秒激光和飞秒激光裁切的薄膜微观形貌,结果表明,用飞秒激光裁切的切面光滑,无烧蚀与毛刺,适合于高精度薄膜阵面的制造。研究为空间柔性阵列薄膜天线的制造提供了大量的基础数据。

空间飞行器用薄膜温度/应变传感技术研究

随着功能薄膜制备方法及微细加工技术的日益成熟,基于各类薄膜敏感元件的薄膜传感技术蓬勃发展。薄膜传感器件尺寸小、集成度高、灵敏度高,在深空探测、空间飞行器结构健康监测、载人航天等领域展现出广阔的应用前景。针对空间飞行器的各类传感需求,对低温/高温温度传感、热流传感、高温应变传感、柔性大应变传感、柔性智能蒙皮等应用中薄膜传感材料和器件的关键技术及国内外研究现状进行了综述,并对薄膜传感技术的未来发展进行了展望。

空间斯特林热电转换技术在轨试验

为提高空间同位素电源的效率和功率,满足深空探测、载人登月和火星登陆等航天任务对航天器能源的需求,梳理了空间自由活塞斯特林热电转换涉及的关键技术,设计了天宫空间站空间自由活塞斯特林热电转换装置的在轨试验方案,在轨开展了斯特林热电转换试验,验证了空间微重力环境下双活塞自由运动的间隙密封、双活塞相位保持等关键技术,获取了空间环境下双自由活塞精确的运动相位保持及漂移特性、动力学与热力学强耦合特性等关键参数。在轨试验结果表明,试验装置在轨运行性能良好,热电转换效率达到24.72%,为未来空间高效同位素电源等不依赖太阳能的能源技术应用奠定了基础。

我国空间推进技术领域发展思考与建议

我国空间推进技术领域历经60余年发展形成了较完善的技术体系和较丰富的产品谱系,支持了载人航天、应用卫星、深空探测等重大工程应用;面向我国航天领域未来规划、重大工程和科学项目的应用需求,空间推进系统现有的技术水平存在不足,亟需谋划创新发展和突破方向。本文从电推进、化学推进、核推进、新概念空间推进等角度出发,系统梳理了空间推进系统的发展现状;重点提炼了高性能、低成本的空间推进系统支撑低轨小卫星组网发展,大推力、可重复使用的低温化学推进技术推动新型空间运输系统发展,多类型、长寿命的空间推进技术保障深空关键应用等未来应用需求。研究认为,我国空间推进技术领域面临系统可靠性和寿命亟需进一步提高、部分领域的产品成熟度与国际先进水平差距明显、产品成本高、可选推进技术种类少且重点技术研究滞后等迫切挑战,需开展顶层规划、优化技术选择,重视基础研究、构建发展机制,在重点技术方向上分类推进科研攻关,尽快实现低轨小卫星、地月空间转移、深空探测(含载人航天)用推进系统的技术突破与在轨应用。

空间超高比冲推进技术综述

比冲是衡量空间推进系统效率的核心指标,持续提高比冲是空间推进技术发展的永恒追求,以木星以远行星际探测为代表的复杂宇航任务对空间推进系统提出达到超高比冲的要求。系统梳理了超高比冲空间推进的主流技术路线,从静电加速机制、电磁场加速机制、新型推进剂加速机制以及新能源加速机制等方面阐述了实现超高比冲的技术途径,分析了提升比冲的关键技术,给出了超高比冲技术发展建议,展望了超高比冲技术的应用前景,为超高比冲技术突破提供参考。

空间光学薄膜技术

随着空间技术的快速发展,光学薄膜技术在我国空间技术中的应用越来越显著,应用领域也越来越广泛。本文概述了目前光学薄膜技术在我国空间技术领域的应用情况以及未来可能的应用领域。鉴于空间环境的特殊性,光学薄膜技术在空间的应用具有特殊的要求,总结了空间环境对于光学薄膜的特殊要求。最后,介绍了表面工程技术重点实验室近年来研究的各类空间用光学薄膜,包括红外滤光片、闪电探测用超窄带滤光片以及线性渐变滤光片等的研究情况及研究结果。

空间电推进应用及技术发展趋势

充分调研分析了国外空间电推进技术及典型应用情况,详细介绍了电推进在GEO卫星位置保持和轨道转移、深空探测主推进、中低轨道航天器无拖曳控制与高精度姿态控制、空间太阳能电站轨道维持等领域的空间应用情况。对电推进在国内不同领域的应用需求进行了分析,包括GEO卫星位置保持和全电推进、近地小行星探测等深空探测主推进、低轨航天器无拖曳控制和轨道维持、(超)低轨小卫星编队飞行及(微)小卫星精确轨道控制和空间太阳能电站轨道维持等任务。电推进技术正朝着高功率、大推力、低功率、微小推力、宽功率范围推力连续可调、高比冲、长寿命和多模式方向发展。针对电推进在不同应用领域的需求及电推进技术发展方向,提出了我国未来20年拟开展的电推进技术研究项目。

大型空间站气闸舱气体复用技术研究

气体复用技术回收利用了气闸舱出舱活动泄压的大部分气体,对空间站的长期经济运行具有重要意义。文章调研了"国际空间站"气体复用技术,包括美国联合气闸舱及日本实验舱气闸室。重点介绍联合气闸舱气体复用系统组成、硬件设计及性能,并阐述了泄压方式的冗余设计。初探了我国空间站气闸舱气体复用技术,经论证,我国空间站气闸舱气体复用技术拟采用转移抽送的技术原理,与"国际空间站"气闸舱气体复用技术方案有不同特点。探讨了气体复用技术的地面试验方法,对试验条件的影响性进行简要分析总结。文章的技术方案简便可行,可应用于我国空间站的建设。

基于ZBO技术的空间低温贮箱强化换热数值模拟研究

针对载人航天和深空探测对低温推进剂长期在轨存储技术的研究需求,提出了一种基于主动制冷技术和流体混合技术的ZBO新型空间低温贮箱,建立了微重力下低温存储系统的3D模型,对六种采用不同换热结构低温贮箱的温度场和速度场进行了数值模拟和研究。通过对比分析,发现热管位置和混合泵以及冷头的传输效率是影响低温贮箱性能的主要因素,低温贮箱结构采用单混合泵侧喷和低温热管加环肋时最高温度最低,温差最小,具有较好的冷却效果。模拟结果有助于提高低温存储系统的性能,为空间低温贮箱的优化设计提供参考依据。

空间碎片监测及清除技术研究进展

随着航天技术的发展,空间碎片数量逐年增加,将对航天器在轨安全运行构成极大的危险。从空间碎片的来源特征、国内外研究现状以及空间碎片的监测和清除技术进行了综述和分析,提出了在空间碎片的减缓防护等方面的发展建议,为未来新型空间碎片的监测和清除技术等方面提供参考。

空间电推进地面综合测试评价技术研究

推力/比冲、羽流效应及电磁兼容是空间电推进产品测试评价的主要内容。综述了光学测量法、双钟摆法、扭秤法、三丝扭摆法及电磁补偿法等方法,并提出改进的推力测量方法。对羽流等离子体基本参数、羽流离子电流密度分布、羽流离子能量分布、羽流双电荷离子比例、羽流溅射物沉积污染等羽流评价技术,经方案对比提出了现阶段最适宜的测试方法,分别是朗缪尔探针、法拉第探针、RPA、E×B探针、QCM等方法。电磁兼容性测试领域,根据电推进的工作特点,提出了基于透波副舱的实验方法。为空间电推进地面综合测试评价提供方法和测试手段。

突出党建引领 着力提升国有企业固定资产管理水平——兰州空间技术物理研究所党建工作与固定资产管理工作融合的实践

国有资产是全体人民的宝贵财富,是保障党和国家事业发展、人民利益的重要物质基础,如何保值增值是始终需要深入实践的核心课题。兰州空间技术物理研究所(以下简称研究所)突出党建引领,深入推进党建工作与固定资产管理工作深度融合,全力确保国有资产保值增值,实现研究所高质量发展,助力航天强国建设。

空间站诱发污染环境评估与光学表面污染分析技术综述

文章在调研NASA、ESA和俄罗斯相关研究组织的研究结果的基础上,对空间站自身运行引起的外部诱发污染环境对空间站功能表面、敏感载荷和科学试验载荷的影响以及国外在此领域的技术发展水平进行了全面的评述,阐明了深入开展空间站外部诱发污染环境分布规律和空间站表面污染分析技术研究的必要性。

空间光谱成像及集成光学薄膜技术发展现状

随着空间光谱成像技术向更高精度和更宽光谱方向发展,长线阵及大面阵探测器以其优异的成像性能已经成为全谱段多光谱(高光谱甚至超光谱)成像光谱仪主要的光电转换器件。论文在分析空间光谱成像技术发展现状的基础上,介绍了空间集成光学薄膜技术发展历程及现状,并对空间集成光学薄膜技术的未来发展进行了展望。

高功率空间电推进技术发展研究

面向未来深空探测、空间货运等空间任务对具有牛级大推力、数千秒比冲、数万小时寿命等性能高功率电推进技术的应用需求,通过调研对比分析的方式,详细论述了国内外高功率电推进技术的发展现状和趋势,并针对具体技术路线给出了展望。从高功率电推进技术发展和工程应用的角度,总结梳理了磁场拓扑结构设计与优化、系统效率提升、地面性能诊断测试与评价、高热防护及抑制、空间高压大电流电源、系统集成设计及智能化控制等共性技术难点,为国内高功率电推进技术的发展进步提供参考和帮助。

空间站尿液处理技术研究及进展

尿液处理再生技术是空间站环境控制和生命保障系统的重要组成部分之一,为了实现空间站水资源的循环利用和最大可能减少空间站水补给量,尿液再生技术的主要功能是将空间站中航天员排泄的尿液进行收集、处理和净化,从尿液中提取水分用于电解水制氧或航天员生活用水,从而实现空间站用水的回收再利用。文章介绍了目前国内外发展较为成熟的尿液处理技术,如渗透蒸发膜技术和蒸气压缩蒸馏技术,以及正在研究中的新型技术:冷冻浓缩及真空旋转蒸馏技术,并提出了未来发展方向。

空间目标态势感知及多源数据融合技术发展与应用

天基空间目标态势感知系统作为空间威胁目标运动状态监测和特性测量的重要手段,与地面感知手段相比,具有独特优势,成为当今世界航天领域的发展热点。面对空间杂光背景噪声干扰下远距离空间暗弱目标与隐身、伪装等复杂目标精确识别与测量的感知需求,依靠单一的空间态势感知手段远远不能满足未来空间对抗的发展需求。多传感器数据融合技术能弥补单个传感器感知能力的不足,使它们发挥各自的优势,形成对空间目标态势情形更加清晰、完整的多维感知描述,在扩展目标感知信息的时空覆盖性、增强目标识别能力与降低误检率方面具有明显优势。在分析主要航天国家空间目标态势感知能力及态势感知信息融合技术发展现状基础上,研究梳理相关技术与装备发展情况、未来发展趋势,并给出空间目标态势感知数据融合应用实例,最后提出我国太空态势感知系统发展的启示和建议,为我国发展天基空间目标态势感知和多源数据融合技术,加快构建天基空间态势感知一体化技术体系提供参考。

国际空间站舱内空气温湿度控制技术综述

与非载人航天器不同的是,载人航天器有环控生保系统,而舱内空气温湿度控制又是环控生保系统的一项重要内容。文章跟踪和介绍了国际空间站各舱内的温湿度控制方案,包括设计指标、硬件组成及所采用的技术;重点评述了国际空间站舱内温湿度控制系统的关键设备——冷凝干燥器组件及其降温除湿原理;最后结合NASA近年来研究的多孔渗水冷凝干燥器,指出未来冷凝干燥器的发展方向。