载人航天器在轨维修性系统设计

针对载人航天器在轨维修的特殊性,提出了适用于载人航天器系统设计的维修性设计思想。根据维修性设计理论和工程设计的实际需求,建立了载人航天器维修性系统设计流程,给出了维修性系统指标的确定方法、在轨可更换设备的选择方法、以及维修性分配和预计方法。为载人航天器系统维修性设计提供了一个技术途径。     

空间增材制造技术的应用

中国空间站旨在进行大量在轨科学实验和空间应用研究,在轨保障是支持空间站在全寿命周期内完成载人航天任务的重要途径.传统地面制造及上行补给方式难以满足较大规模应用的需求,亟需一种创新性的保障模式突破资源瓶颈,空间增材制造技术具有极大的潜力实现即造即用的资源保障模式.本文根据空间增材制造技术的最新研究进展,结合中国空间站和载人深空探测任务需求,对空间增材制造技术的在轨应用模式进行分析,提出了中国空间增材制造技术未来发展所面临的问题和解决途径.      

空间站在轨维修操作复杂度评价及试验验证

在轨维修是维持空间站在太空特殊环境安全运行的必要手段,太空特殊环境和空间站结构特点决定了空间站在轨维修任务的复杂度。在轨维修操作复杂度关系到空间站维修方案的优化、维修计划的制定、货运飞船的安排、航天员培训和空间站可维修性设计。然而,针对空间站在轨维修操作复杂度的评价研究较少。因此,提出了空间站在轨维修操作复杂度的概念,考虑了维修固有复杂度和外部影响因子2个方面,基于信息熵理论建立了复杂度评估模型。固有复杂度包括维修操作逻辑、维修动作规模、维修人机界面和维修操作知识,并借助信息熵完成以上4个方面的量化;外部影响因子包括操作空间、有无维修工具、时间压力、视觉遮挡和航天服影响,并利用分级打分制予以量化。为验证模型的有效性,基于地面模拟舱开展了12类产品维修验证试验,采集了受试者的维修动作及时间。实验数据分析表明,提出的模型能够较好地预测产品的维修耗时（相关系数为0.82）,并能较为合理地对空间站在轨维修操作复杂度进行量化分级。为在轨维修的开展、维修方案的评价、航天员乘组训练与安排和空间站设计更改提供方法指导。      

在轨可修复单机可靠性分析方法

在深空探测中,单机具有在轨修复能力有助于提高飞行器系统的可靠性。目前对在轨可修复单机的可靠性问题鲜有研究。建立和分析了在轨可修复单机的可用度模型,推导出可修复单机的瞬态可用度计算公式,通过模拟仿真,计算了不同修复率下的单机可用度变化趋势,与非可修复单机的可用度仿真结果进行了比较。并利用可修复单机的稳态可用度给出了对任务末期修复率和失效率关系的快速估计方法。研究结果表明,在轨修复率越高,在任务周期内可修复单机的可靠性越高;单机具有较高的修复率还可缓解研制阶段对单机可靠性的需求压力。     

NASA将在国际空间站为模拟卫星填注燃料

<正>很多人也许并不知道,目前国际先进技术已经实现了在轨维修卫星,而且还将实现为在轨卫星填注燃料。最好的例子就是美国的哈勃空间望远镜,经过维修,"哈勃"的寿命延长了5年。而这一切要归功于航天飞机。目前,美国航宇局戈达德空间中心的工程师们正在开发一种在轨试验台,利用从哈勃空间望远镜维修任务获得的经验,来验证卫星燃料补给的技术。     

中国载人航天工程步入空间站时代

正2018年9月15日,天宫二号空间实验室圆满完成2年在轨飞行和各项试验任务。为进一步发挥空间应用效益,9月20日,天宫二号空间实验室运营管理委员会会议研究决定,天宫二号在轨飞行至2019年7月,之后将受控离轨。早在20世纪90年代,我国载人航天工程就确立了"三步走"发展战略。工程实施20多年来,先后将11名航天员14人次送入太空,全面突破和掌握了载人天地往返、空间出舱和空间交会对接等载人航天基本技术,验证了货物运输和推进剂在轨补加、航天员中期驻留等关键技术,中国载人航天工程步入空间     

基于学习的空间机器人在轨服务操作技术

发展具备全自主操作能力的在轨服务航天器是未来航天领域的重要方向,而赋予航天器自主学习能力是实现自主化操作的重要手段.本文首先对近年来国外在轨服务操作的重要研究计划和关键技术进行了分析,并系统论述了基于学习的机器人操作技术的主要理论和方法.然后,结合未来在轨服务的需求,对我们在此领域的初步研究成果“基于学习的在轨燃料补加控制系统”进行了介绍.最后,结合航天领域的特点,分析了基于学习的空间机器人在轨服务技术所面临的挑战和未来的发展方向.     

卫星轨道服务系统的发展与应用前景

1 引言 □□根据美国国防部高级研究计划局的合同,由波音公司牵头的研制团队,正在加快研制称为"轨道快车"(Orbital Express)的自主机器人卫星轨道服务系统.2006年9月将发射验证系统,2010年部署实用操作系统,构成在轨加注燃料、维修和卫星升级等置换卫星部件能力.加注燃料能延长卫星寿命,增加发射裕度,提高卫星机动性.利用设计成轨道置换单元(ORU)的硬件包在轨置换部件,使在轨卫星能得到维修或升级.验证卫星的主要任务是验证轨道交会和接近操作、软件捕获、标准接口、机器人、流体加注器和轨道置换单元的置换器功效.经过验证和对用户需求调查,最终实用系统的服务范围将有一定规模的扩大.     

基于时间特性的系统维修性分配改进方法

针对常用的维修性分配方法存在分配给各个产品设计部门的时间并不能完全由各部门控制的不合理现象,以航空装备为研究对象提出了基于时间特性系统维修性分配改进方法.按照将维修时间进行分类分配的思想,提出将装备每个层次产品的维修时间分为共同维修时间和个体维修时间,共同维修时间由系统总体部门或上层产品设计控制,个体维修时间受产品本身或下层单元设计决定.并给出了时间分配模型,对共同维修时间和个体维修时间分别进行分配.最后,结合工程案例利用该方法对维修性指标进行了分配应用,改进方法使得分配到各个产品单元的时间能够真正为各个设计部门所控制,从而真正影响并指导产品的设计,达到维修性分配的目的.     

在轨不辱使命 探索继往开来——天宫一号为我国空间站任务积累宝贵经验

正天宫一号全面完成各项在轨试验任务,正式终止了数据服务,目前仍在其设计轨道飞行。天宫一号在轨运行1630天,不但完成了既定使命任务,还超设计寿命飞行、超计划开展多项拓展技术试验,为空间站建设运营和载人航天成果应用推广积累了重要经验。     

“神七”高可靠电子产品揭秘

基础不牢,地动山摇。从元器件到单机、从单机到分系统、从分系统到总体,层层可靠性的保证,托举起"神舟"、"神箭"的腾飞。致力于航天电子基础技术与产品、电子工程设备产品、电子系统的开发、研制、生产、销售以及制定相关专业宇航级标准的中国航天时代电子公司,在神舟七号载人航天飞行任务中,主要负责惯导系统、计算机与微电子、     

增材制造技术在载人航天工程中的应用与展望

近年来,增材制造技术在载人航天工程中的应用迅速发展。对熔融沉积成型技术、激光选区熔化技术、线材电弧增材制造技术、热喷涂增材技术、月壤增材制造技术等用于载人航天工程的增材制造技术及这些技术的应用领域进行了总结。对增材制造技术在在轨制造飞行器替换件、制造大型桁架等难以在地面制造或发射的部件、制造飞行器复杂部件等应用领域进行了总结。提出未来载人航天工程技术的增材制造中应发展适合载人航天工程的材料体系,应研究微重力环境下的增材制造技术,同时未来还应发展相关工艺。     

在轨3D打印及装配技术在深空探测领域的应用研究进展

以太阳帆深空探测为引子,对以在轨3D打印及装配技术为基础的在轨制造技术的必要性和可行性进行分析,分别阐述了在轨3D打印技术的技术优势、技术可行性以及在轨装配的最新研究进展,并重点研究了美国NASA资助的“蜘蛛制造”在轨制造技术,此项研究成功地将在轨3D打印和空间自主装配有机结合起来,有望突破目前空间可展开机构无法达到万米量级的技术局限性,为中国深空探测的发展提供了一种可供选择的发展思路。     

中国载人航天活动回顾

“十二五”期间,我国载人航天事业取得了辉煌的成果,最突出的表现是先后成功发射了天宫－1目标飞行器、神舟－8无人飞船、神舟－9和10载人飞船,使我国突破和掌握了自控和手控空间交会对接技术;把我国首位女航天员和首位太空女教师送上太空;开展了应用型飞行和在轨维修、绕飞等技术试验和一些重要的科学实验,顺利完成了载人航天工程第二步第一阶段任务。我国还按计划进行了天宫－2空间实验室、神舟－11载人飞船、天舟－1货运飞船、长征－5B和7运载火箭、大型空间机械臂等的研制,为在“十三五”期间进行的载人航天工程第二步第二阶段和第三阶段任务奠定了坚实的基础。     

基于在轨组装维护的模块化深空探测器技术进展与应用研究

在轨组装与维护是航天器在轨服务技术的基本内容,而模块化设计则是实现航天器在轨组装与维护的一项主要支撑技术。调研总结了国外深空探测领域模块化航天器设计以及在轨组装与在轨维护实施的技术进展,主要包括模块化地外行星着陆探测器、大型在轨组装深空探测器、布置于SEL2(Sun-Earth Libration 2)等轨道的超大型在轨组装空间望远镜系统等,分析了深空探测器领域应用模块化设计实现在轨组装与维护的关键技术要素。针对深空探测航天器长寿命、高可靠、特殊推进系统及其设备配套等技术特点与需求,提出一种应用在轨组装与维护技术的火星多任务探测器系统设想,介绍了探测器系统的任务架构、基本组成、轨道策略等,为我国深空探测技术发展以及新型深空探测器研制提供参考。     

基于FPGA的空间电子部件在轨可修改技术

空间电子产品在地面经过测试和试验后,在轨飞行时仍然会出现无法预料的故障．通过在轨修改基于FPGA的硬件系统,可以提高电子产品的可靠性、安全性和灵活性．采用基于FPGA的在系统编程技术（ISP）,提出在轨可修改技术实施的方案,同时结合具体实例介绍空间电子部件在轨可修改技术实现的方法和途径,并给出空间应用该技术的建议．     

美国新型航天服装备研制进展

正最近几年,美国政府加快了载人深空探索的步伐,2019年,更是宣布要提前在2024年实现载人重返月球、建立月球基地、载人火星探索的"阿尔忒弥斯"(Artemis)计划。其中,无论是航天员完成科学研究和考察,还是在轨服务、维修和相关操作,都需要配备能够适用于深空往返路途、月球表面或火星表面环境穿着的航天服装备执行关键任务。本文根据美国国家航空航天局(NASA)当前载人航天深空探索航天服装备发展规划,概述了当前重点进行的舱外航天服和舱内航天服型号研发工作进展,以及今后的发展方向。     

周建平:中国空间站将有诸多后发优势

正全国两会上公布的"十三五"规划纲要草案提出,将深空探测及空间飞行器在轨服务与维护系统作为"科技创新2030——重大项目"六大重大科技项目之一。全国政协委员、中国载人航天工程总设计师周建平3月8日接受新华社专访,解读2020年前后建成的中国空间站和今明两年将实施的天宫二号空间实验室的任务。     

面向航天器嵌入式软件的在轨修复方法

航天器在轨运行的修复手段主要是软件的在轨修复.SPARC平台是我国航天领域应用最广泛的处理器架构设计.针对SPARC平台的航天器软件在轨修复问题,提出一种基于二次链接的方式生成在轨软件修复注入码的方法,解决在轨修复注入码重定位的问题.通过地面遥控注入,利用航天器在轨软件预埋的钩子函数,实现在轨函数模块的动态替换及恢复,大大提升SPARC平台软件的在轨修复能力.通过多个在轨航天器的实际工程应用,证明该方法是可行的和有效的,且具有良好的工程应用价值.     

神舟三次启程 邮封追寻轨迹

2002年3月25日,我国向实现载人航天飞行又迈出了重要的一步。当天22时15分我国用自行研制的长征二号F运载火箭将神舟三号飞船送入太空,588秒后飞船进入预定轨道。飞船在轨飞行7天、环绕地球108圈后,于4月1日16时51分在内蒙古中部地区着陆。这是神舟飞船第三次启程,标志着我国载人航天工程第三次飞行试验取得圆满成功。