对GEO卫星在轨加注的服务航天器组网方案优化

对地球静止轨道（GeosynchronousOrbit,GEO）卫星在轨加注燃料以延长其工作寿命蕴含着巨大的经济价值,而执行加注任务的服务航天器在轨组网方案直接影响在轨加注任务全局。文章以GEO卫星为在轨服务对象,开展了提供加注服务的航天器最优组网方案研究。提出了1个燃料存储站加N个加注飞行器的服务航天器体系架构,燃料存储站承载大量燃料,长期在轨稳定运行;加注飞行器机动运行,执行对GEO卫星加注任务,当加注飞行器燃料不足时,返回燃料存储站获取燃料。燃料存储站的质量、运行轨道,加注飞行器的数目、质量与运行轨道、对GEO卫星提供加注的加注飞行器任务分配等是组网方案研究的重点,建立了以对GEO卫星加注任务的响应时间短、服务系统成本低为互斥评价准则的服务航天器组网方案的多目标优化设计数学模型,分析了组网方案优化问题的求解方法及流程,采用多目标粒子群算法对服务航天器组网方案进行了优化设计,通过分析一组非支配优化设计结果对于2个互斥评价准则的平衡性,提出了1个燃料存储站加4～6个加注飞行器的服务航天器最优组网方案。     

他山之石 可以攻玉——国外卫星在轨操作系统发展分析

卫星在轨操作任务主要包括在轨燃料加注、在轨模块更换、在轨发射、在轨空间碎片清除等。值得指出的是,在轨操作可以针对己方航天器进行,也可以针对敌方航天器进行。能够通过在轨加注延长航天器寿命,也可以利用交会对接和空间机械手技术将敌方航天器拖离目标轨道,具有巨大的商业和军用潜力。     

圆轨道航天器在轨加注任务空间燃料站部署问题

在轨服务技术因在航天器故障修复、寿命延长及军事方面有重大辅助作用而越来越受到各航天大国的重视,作为在轨服务技术重要组成部分的在轨燃料补给技术也越来越受到关注。文章针对圆轨道航天器在轨燃料加注任务,将空间燃料站技术与多目标在轨加注技术相结合,对基于燃料站的在轨加注模式进行了研究,提出了一种基于聚类分析的在轨加注任务调度及优化算法。通过对双脉冲轨道转移问题的求解与分析,获得了轨道转移速度增量和轨道参数之间的关系,在此基础上分析了圆轨道航天器在轨加注任务调度问题,并根据调度模型的变量和约束关系,建立了圆轨道航天器在轨加注任务多目标规划模型,并采用免疫遗传算法对加注任务调度空间燃料站选址问题进行了研究。以30颗目标航天器的在轨加注任务为例进行了数值仿真,并由燃料消耗的计算结果验证了算法的有效性。     

国外在轨服务系统最新发展(上)

正近年各国持续推进在轨服务系统的项目研究,主要涉及辅助变轨、碎片移除、在轨燃料加注与延寿、在轨装配和在轨维修与升级几个方面。其中,美国重点关注在轨装配、在轨燃料加注任务与相关技术,欧洲重点关注低地球轨道(LEO)碎片移除任务与相关技术,日本、德国等依托自身先进的机械臂技术开展在轨服务项目。从现有发展规划来看,目前在轨服务系统的发展还处于初级阶段,各系统将在2020年前后实现在轨演示试验。随着航天技术的不断发展,未来将会实现更多多功能业务型的在轨服务,航天资产也将向在轨可建造、在     

国外在轨服务系统最新发展(下)

正(上接本刊2017年第10期)近年各国持续推进在轨服务系统的项目研究,主要涉及辅助变轨、碎片移除、在轨燃料加注与延寿、在轨装配和在轨维修与升级几个方面。其中,美国重点关注在轨装配、在轨燃料加注任务与相关技术,欧洲重点关注低地球轨道(LEO)碎片移除任务与相关技术,日本、德国等依托自身先进的机械臂技术开展在轨服务项目。从现有发展规划来看,目前在轨服务系统的发展还处于初级阶段,各系统将在2020年前后实现在轨演示试验。随着航天技术的不断发展,未来将会实现更多多功能业务型的在轨服务,航天资产也将向在轨可建造、在     

定位精度“精”益求“精”——访北斗卫星导航系统卫星系统总设计师谢军

第8颗北斗卫星的成功发射入轨后,与在轨的多颗地球静止轨道(GEO)卫星和地球同步轨道(IGSO)卫星组成基本系统,已经具备在星座覆盖范围内提供连续的、稳定的、全天候的基本服务能力。那么北斗卫星导航系统的基本原理、定位精度和未来发展如何呢?北斗卫星导航系统卫星系统总设计师谢军为我们进行了详细的解答。     

美国新一代导弹预警卫星指日可待

美国空军2006年11月17日宣布,由洛马公司开发的美国新一代导弹预警卫星中的“天基红外系统-高轨道”(SBIRS-High)卫星上的探测器已进行了在轨传输数据的测试,测试取得了圆满成功。首颗大椭圆轨道卫星的星载探测器是由诺格公司负责制造的。如果把“天基红外系统-高轨道”卫星比作是反导系统中的“眼睛”的话,那么探测器则是“眼睛”中的“瞳孔”。新科状元技高一筹美国现正全力研制既可探测来袭的战略导弹,又能探测战术导弹的“天基红外系统”。它将用于监视和预警全球导弹发射,包括发射时间、地点、弹头轨迹以及着陆地点估计等;为“战区…     

“发射权之争”——2014年“伽利略”卫星发射面临挑战

1发射延迟打乱＂伽利略＂部署计划＂伽利略＂系统是欧洲独立发展的全球导航卫星系统,用于提供高精度、高可靠性的定位服务。＂伽利略＂系统计划由30颗卫星组成,其中27颗工作星,3颗备份星。这些卫星分布在3个中地球轨道（MEO）上,每个轨道上部署9颗工作星和1颗备份星。目前,欧洲已经发射了2颗试验卫星和4颗在轨组网验证卫星。其中,4颗在轨验证卫星也是未来＂伽利略＂星座的组网卫星的前4颗。     

俄罗斯对地观测卫星现状和未来发展

□□在俄罗斯国家气象卫星系统现代化的架构里,其主要工作是研制下一代极轨卫星--"流星"(Meteor)系列和静止轨道卫星--"电子星"[Electro,又称"地球静止轨道气象卫星"(GOMS)]系列.这些卫星将分别在2006年和2007年发射.在对运行的气象卫星系统进行支持和改进的同时,环境卫星的研发也在实施中.     

印度航天运输系统

印度的航天计划始于20世纪60年代发射"罗希尼"(Rohini)探空火箭.此后,印度自主研制了卫星运载火箭:"极轨卫星运载火箭"(PSLV)能将卫星发射到极轨道;"地球静止卫星运载火箭"(GSLV)能将卫星发射到地球同步转移轨道.     

美国轨道工厂公司商业在轨加注服务现状与发展

<正>美国轨道工厂公司（Orbit Fab）于2023年5月25日宣布,将通过“燃料库”（fuel depot）有效载荷,在2025年为美国天军（USSF）地球同步轨道（GEO）小卫星泰特拉-5(Tetra-5)提供商业在轨加注服务。“燃料库”载荷将配备名为“快速连接燃料转移接口”（RAFTI）的标准加注接口,为同样配备RAFTI接口的客户航天器泰特拉-5卫星在轨加注约50kg肼燃料。该任务标志着在轨加注技术正逐步迈向实用化、商业化。在轨加注服务是指在太空中利用服务航天器为目标航天器（客户航天器）进行气、液推进剂补给的在轨操作,是未来在轨服务领域的重要组成部分。文章将梳理研究轨道工厂公司在轨加注服务发展情况,并提出几点研究启示。     

圆轨道航天器在轨加注任务空间燃料站部署问题

在轨服务技术因在航天器故障修复、寿命延长及军事方面有重大辅助作用而越来越受到各航天大国的重视,作为在轨服务技术重要组成部分的在轨燃料补给技术也越来越受到关注。文章针对圆轨道航天器在轨燃料加注任务,将空间燃料站技术与多目标在轨加注技术相结合,对基于燃料站的在轨加注模式进行了研究,提出了一种基于聚类分析的在轨加注任务调度及优化算法。通过对双脉冲轨道转移问题的求解与分析,获得了轨道转移速度增量和轨道参数之间的关系,在此基础上分析了圆轨道航天器在轨加注任务调度问题,并根据调度模型的变量和约束关系,建立了圆轨道航天器在轨加注任务多目标规划模型,并采用免疫遗传算法对加注任务调度空间燃料站选址问题进行了研究。以30颗目标航天器的在轨加注任务为例进行了数值仿真,并由燃料消耗的计算结果验证了算法的有效性。     

机器人上演太空加油秀

2013年1月14日～25日,美国航宇局(NASA)和加拿大航天局在国际空间站上成功完成了"机器人燃料加注任务"(RRM)技术演示验证的第三项重要试验,即在轨加注模拟乙醇燃料。这是NASA继2012年3月和6月先后完成开启RRM工具启动锁切割卫星锁线和拆除模拟卫星冷却剂气体设备试验之后,在RRM中取得的又一重要进展,标志着美国在机器人燃料加注技术方面获得了新的突破。     

资源三号卫星高精度控制分系统地面试验验证系统

针对资源三号(ZY-3)卫星高精度控制分系统地面试验验证需求,设计一整套完备的验证系统,通过对控制分系统各外接口、部件级故障诊断和切换、系统功能、姿态控制精度指标实现情况及在轨故障预案的试验验证等几个方面完成地面试验验证.ZY-3卫星发射后,控制分系统在轨稳定运行且姿态控制精度和时统精度满足整星指标要求.     

美国下一代静止气象卫星

"地球静止环境业务卫星"(GOES)是美国国家海洋和大气局与美国航空航天局(NASA)共同发展的民用静止轨道气象卫星系列,和"诺阿"(NOAA)、"国防气象卫星计划"(DMSP)极轨卫星共同组成美国的气象卫星系统。美国航空航天局负责卫星的采办、设计、研制和发射,美国国家海洋和大气管理局负责卫星的运行管理,为军民用户提供卫星气象服务。美国已发展三代"地球静止环境业务卫星",其中第一代和第二代"地球静止环境业务卫星"全部发射完毕,目前共有4颗在轨运行,分别是地球静止环境业务卫星-12~15。第三代"地球静止环     

日本工程试验卫星—7引人注目

1前言日本不仅为“阿尔法”空间站独自开发了日本实验舱（JEM），而且制订了发射不载人平台、月球轨道站计划。为向这些空间基础设施补充物资、加注燃料，更换轨道替换单元，回收产品、回收和维修卫星，还必须拥有天地往返系统。因此，日本宇宙开发事业团（NASDA）正在研制HOPE航天飞机（日本最近决定中止HOPE航天飞机的开发，但计划明年开发火箭飞机，它是集火箭和飞机的功能于一身，每次升空费用不到Ic亿日元。——编者），且已取得了显著成果。不过要完成上述诸多任务，交会对接（RVD）、空间机器人技术是关键之关键。日本自7O…     

美国国防高级研究计划局启动 "地球同步轨道卫星自主服务"项目

1 项目背景 目前,美国已有价值超过10亿美元的单个在轨系统.特别是在地球静止轨道(GEO)上,美国的在轨资产远超其他国家.有许多商用卫星和军用卫星正用于通信、气象预报和国家安全服务等.如果这些卫星一旦出现故障,现有技术不能对这些卫星进行故障部件的检测和诊断,更不能进行升级和维修.每年约有15颗商业通信卫星或者1~2颗政府卫星会达到设计寿命,因此,虽然这些卫星的某些系统功能依然很好,但这些卫星在未经检验和未修理升级的情况下被移至坟墓轨道.     

第16颗卫星升空 北斗导航系统亚太组网成功

10月25日23时33分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭,成功将第16颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。这是一颗地球静止轨道卫星,它将与先期发射的15颗北斗导航卫星组网运行,形成区域服务能力。根据计划,北斗卫星导航系统将于明年初向亚太大部分地区提供正式服务。此次发射的北斗导航卫星及其运载火箭长征三号丙,分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研制,这是中国长征系列运载火箭第170次发射。     

中继卫星系统支持中/低轨航天器飞行测控任务技术研究

随着中继测控终端小型化和高增益、宽波束天线技术的发展, 特别是中国后续 中继卫星将具备S频段多址服务能力, 使得依靠中继卫星系统实现航天器飞行 测控和所有在轨卫星的日常管理成为可能. 通过分析中继测控支持中/低轨 道卫星在轨测控的能力、优势和基于中继测控实现卫星发射弹道优化策略, 提出了定向天线中继终端应急测控方法. 研究结果表明, 中继卫星系统能够为航天器飞行任务从发射、入轨到在轨管理提供测控服务, 特别是基于多址 服务能力的中继卫星系统从数量上完全满足中国在轨卫星的测控需求, 测控效率和应急能力将得到明显提升.      

基于三分图的非共面卫星分布式加注任务规划

分布式加注规划的目的在于规划加注过程的交会路径,使任务在满足约束的情况下整体燃料消耗最优。针对异面圆轨道卫星间的分布式加注策略,建立了分布式加注任务规划问题的数学模型,把该规划问题归结为非完全赋权三分图的匹配问题,并将整体最少燃料消耗作为规划目标。其次,进行了算法的流程设计,采用了Kuhn-Mundres图论算法和整数遗传算法相结合的LSGA算法加快了收敛的速度保证了全局最优。最后,选取了两个具有小角度轨道偏差的异面卫星星座对该问题进行分析。计算得到了优化后的双冲量机动下加注任务的服务关系与燃料代价,规划算法的有效性也得到了验证。