空间机械臂在轨维护任务规划与验证研究

随着我国空间站建设和载人航天计划的进一步实施，航天员舱外活动将成为实现复杂空间操作的重要任务。为了确保航天员在轨维护空间机械臂的任务规划切实可行与工作效率，需要将航天员在轨维护流程、工具装置操作过程进行仿真分析与地面试验验证。航天员在轨维护空间机械臂的任务是系统性工程，涉及维修流程设计、备件转移、航天员操作空间分析和操作能力分析等多方面内容。以航天员舱外维护空间机械臂为背景，建立空间站运营中航天员在轨维护机械臂的任务规划与验证系统，验证航天员可达性及维修过程可操作性分析，评估航天员在轨维护梦天舱机械臂任务设计的合理性，为后续开展航天员舱外活动训练与实施提供理论依据。     

国际空间站的德国机械臂完成五年使命

11月17日，据澳大利亚每日航天网站报道，德国空间机械臂第一阶段试验即将完成。11月15日晚上，俄罗斯航天员出舱活动期间，把由德国航空航天中心开发的罗克韦斯机械臂从俄罗斯服务舱的实验平台上转移到了国际空间站内部。     

中国未来空间站机械臂研制进展良好

据中国航天网2012年6月13日消息，中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院近日获得空间站机械臂研制项目，并已完成《空间站机械臂分系统方案论证报告》。在未来空间站中，空间机械臂就像一个智能机器人，能够通过视觉识别和智能分析，实现对空间站的建造、维护，并可辅助航天员出舱。空间站机械臂是集机械、电子、热控、视觉、动力学等多学科于一体的高端航天装备，是未来空间机构新的发展方向，有着广阔的应用前景和很强的技术牵引与带动作用。     

空间站机械臂方案设计及验证

<正>空间站机械臂技术是航天领域一项技术耦合性强、系统集成度高、技术难度相当大的综合技术,是载人航天、深空探测、在轨服务等领域的一项重要关键技术。空间站机械臂是中国首个自主研制的面向宇航工程应用的大型空间机器人系统,在空间站系统中承担大型舱段转位与辅助对接,支持航天员出舱活动、舱外状态巡检、舱外设备安装及维修,以及载荷照料等重要任务。它涉及机械、电子、热学、动力学与控制、计算机、路径规划、感知与测量、自主智能、算法与软件,以及光学、材料、遥操作、人机交互、地面试验验证等多学科技术,系统复杂,新技术多,设计与验证难度大。     

航天服材料的静电吸附效应地面试验研究

航天员在轨出舱作业时，其穿戴的航天服面临空间尘粒污染的静电吸附增强效应问题，空间尘粒污染会对航天员的健康及仪器设备的安全稳定运行造成威胁。文章分析了空间站–航天服静电起电模型，研究了污染物粒子带电机理及带电尘粒在电场作用下的静电吸附过程；在此基础上搭建空间站–航天服电场的静电吸附效应地面模拟装置，并开展了4种航天服表面典型材料对空间中尘埃粒子的静电吸附效应试验验证。通过对试验结果的分析，提出后续应在航天员出舱活动中设计静电消除装置、处理航天服主体材料表面保持航天服洁净等建议。     

面向空间机械臂操作的力反馈手柄设计

针对我国空间站建设中对空间机械臂操作控制的应用需求,文章对空间机械臂操控手柄的机构和控制方法进行了分析,设计了一种三自由度力反馈手柄。该手柄以球面并行机构为依托,通过对机构关键参数的分析完成手柄构型设计;通过对电机力矩的调节,将机械臂与环境交互的力/力矩信息再现并作用于航天员的手部。该手柄设计将力反馈技术引入到空间机械臂的操作中,增加了航天员通过力交互的方式感知机械臂状态。试验结果表明,力反馈手柄能较好地辅助航天员操控空间机械臂,提高了空间机械臂执行任务时的操作效率。     

天宫空间站在轨货物进出舱功能的设计与验证

为增强空间站对舱外载荷的支持能力，提升舱内外货物的进出效率，减少航天员出舱次数，降低航天员出舱风险，空间站梦天实验舱设计了货物自动进出舱功能。本文从货物进出舱功能方案出发，介绍了包括货物转运功能、外舱门功能、泄压、复压、气体复用功能在内的关键子功能的地面试验验证及在轨试验验证工作。地面及在轨试验验证结果对比表明:货物进出舱方案设计合理，地面验证结果和在轨数据一致性好，产品性能稳定，有效地提高了空间站货物进出舱效率。     

空间大型机械臂地面测试验证方案设计与实现

针对空间大型机械臂地面测试验证面临的覆盖性、充分性和有效性等难题,对空间大型机械臂测试验证方案进行研究,提出了基于半物理仿真与物理验证相结合的测试验证系统,解决了单一测试验证不完全的问题。该方案根据不同测试验证目的和策略,设计了半物理仿真测试、桌面软连接测试、2维气浮台测试和3维悬挂台7自由度测试4个测试验证阶段,具有验证模式全、动态验证充分的特点。对空间站大型机械臂的测试验证结果,表明文章提出方案的有效性和验证的合理性。     

出舱活动生命保障系统及其进展

出舱活动生命保障系统及其进展吴清才出舱活动（ＥＶＡ）是指航天员脱离母航天器（飞船或空间站）的保护环境，依靠自身的生命保障系统在太空中进行科学观察和研究、维修舱外设备、在舱外安装或回收有效载荷、组装空间站、到星球表面行走等活动。出舱活动生命保障系统是支...     

我的一次太空“受挫”经历

浩淼的太空装点着无数人的梦，当航天员在太空遨游或漫步时，我们不禁去想象生活在太空是怎样一番情景，又是一种怎样的滋味呢？国际空间站第33期长期考察组指令长萨尼塔威廉姆斯（suniWilliams）值守国际空间站期间，与我们分享了一次“受挫”的太空出舱活动全过程。尽管数天后她和同事再次进行出舱活动时顺利完成了未完的任务，但那次出舱活动的失败以及为再次出舱的准备过程都更直观、更真实地向我们展示了航天员生活在太空中别样的酸甜苦辣!     

抗多径效应的全范围多员出舱通信方法

针对载人航天器规模大和出舱活动范围广的现状,提出一种抗多径效应的全范围多员出舱通信方法,以解决传统出舱通信方法测控覆盖率低、多径效应影响严重的问题。通过在载人航天器外侧等间隔布置多副天线,实现相对于载人航天器360°范围内的出舱活动测控全覆盖。通信体制采用前向与返向频分双工体制(FDD),各出舱航天员之间采用直扩码分多址(DS-CDMA),对各出舱航天员设计不同的扩频码,解决多人出舱带来的通信互扰问题。为解决由于载人航天器遮蔽、反射带来的多径效应问题,前向链路和返向链路分别采用时间分集技术和空间分集技术的通信方式。仿真结果表明:同样满足10~(-5)误比特率的指标,全范围多员出舱通信方法比传统的单天线和三天线出舱通信方法的信噪比优化1.1~4.5dB,并且能实现全范围出舱活动的测控覆盖和通信连续。     

人机整合出舱活动的模拟失重试验技术研究进展

航天员进行出舱活动(EVA)是我国载人航天技术发展的一个关键步骤。利用航天员的出舱活动可以完成观测地面目标、在轨维修和组装大型空间设施等任务。但另一方面,航天员的出舱活动又是极其昂贵和带有极大风险性的空间作业任务。美国航宇局的资料表明,空间出舱活动1小时,在地面至     

出舱活动飞船人机界面工效学设计及其研究进展

1965年3月18日前苏联航天员列昂诺夫完成上升2号飞船的首次出舱活动，并在太空停留了12分钟。同年6月，美国航天员怀特在双子星座4号飞船舱外停留了22分钟。航天员进行舱外活动不但证明了舱外航天服的保护下，人可以在太空中生存，同时也说明了可以在载人航天器舱外完成许多有益的工作，例如哈勃空间望远镜的修复、空间站的在轨组装与维修。因而，到2003年4月为止，世界各国共实现了257次出舱活动，     

“和平”号空间站医学保障的主要结果

世界上第一次出舱活动是在1965年“上升-2”飞船飞行中由俄罗斯航天员列昂诺夫进行的。1969年1月俄罗斯人第二次出舱，两名乘员从“联盟-5”转移到“联盟-4”飞船中。第一次出舱活动仅持续了12min，第二次出舱活动增加到37min。稍后，在1977～1986年间，俄罗斯从“礼炮-6”和“礼炮-7”空间站的飞行中取得了大量的出舱活动经验。在实现这些长期航天飞行计划中，     

神舟飞船出舱活动故障模式和对策的设计与实践

根据出舱活动任务及程序安排,以确保航天员安全和提高出舱活动任务可靠性为原则,提出了飞行事件时域、空域分析与出舱活动故障树分析（FTA）和失效模式与影响分析（FMEA）结果相结合的设计方法,完成了我国出舱活动飞行任务故障模式与对策。所设计的多种出舱活动故障模式与对策,覆盖了出舱活动飞行任务可能发生的各种情况,经出舱活动飞行试验验证,故障模式设计及对策设计合理,有力保证了神舟七号飞船出舱活动的圆满成功,具有工程实用价值。     

航天器的在轨维修性

随着我国航天员的空间出舱成功,空间站建设提上日程,因此急需对航天器的在轨维修性进行预先研究。本文在调研国内外关于航天器在轨维修性方面资料的基础上,进一步分析了航天器在轨维修的需求和可行性,并对在轨维修对未来航天器设计和空间站运行模式可能产生的影响和变革进行了初步分析,提出了结合在轨维修性技术发展我国空间站的新设想。     

俄美舱外航天服性能比较

俄罗斯航天员在和平号空间站上穿着的出舱活动航天服，与美国航天员在航天飞机上穿着的出舱活动航天服尽管在外观上很相似，但性能方面却有很大的不同。两国的航天服各有自己的长处和短处。一、航天服工作压力不同美国航天服的工作压力为29．647干帕，俄罗斯航天服的工作压力为     

图片新闻

正2021年10月16日0时23分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号F运载火箭,成功将神舟十三号载人飞船送入预定轨道,中国空间站关键技术验证阶段收官之战正式打响。作为进驻中国空间站"天宫"的第二批航天员,翟志刚、王亚平、叶光富将展开为期6个月的太空工作生活,创造中国航天员太空驻留时长的新纪录。其中,王亚平将成为中国首位进驻空间站的女航天员,也将成为中国首位实施出舱活动的女航天员。 2021年10月24日9时27分,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将实践二十一号卫星送入预定轨道。     

首枚H-2B火箭发射首艘HTV货运飞船：日本迎来航天运输新时代

日本时间9月18日凌晨，日本首艘无人航天货运飞船——空间站转运飞行器1号（HTV1）到达国际空间站附近约10米处。国际空间站内的航天员操作机械臂，成功完成了HTV1与空间站的对接。     

空间站空间因特网与空间通信链路设计

为改善在空间站长期值守的航天员的业务生活,提出建立空间站网吧,为航天员提供因特网服务的构想。为此分析研究空间站空间因特网服务系统及其关键技术,提出空间站空间因特网服务系统构建方案。结合这一系统构建方案,一是研究解决了支持复杂异构网络运行的空间因特网网络协议设计技术,空间站空间因特网直接采用TCP/IP协议,并通过系统设计,较好地克服了TCP/IP协议不能适应空间通信链路的难题,支持采用基于TCP/IP协议的商用货架(COTS)软、硬件产品,可明显降低空间站空间因特网服务系统建设与维护成本;二是研究解决了涉及空间站测控通信网运行安全和空间信息安全的空间通信链路设计技术,空间站在同一条空间通信链路同时传输空间因特网数据和空间站测控通信数据,空间通信链路采用CCSDS的AOS协议,并通过建立虚拟的物理信道,解决了空间因特网数据和空间站测控通信数据的安全隔离问题,能满足空间站测控通信网运行安全和空间信息安全的要求。