中国空间站邀你来做实验

<正>自从中国公布空间站建设计划以来,"我们去空间站干什么"就一直是大众关心的问题。不久前,来自17个国家的9个项目成为中国空间站科学实验首批国际合作项目。现在,中国空间站面向国内公开征集空间科学实验和技术试验项目活动也已经开始正式申报。那么,中国空间站究竟能提供哪些实验条件,又有哪些项目有望入选呢?为此,中科院空间应用中心应用发展中心主任张伟回应了各界的关切。     

空间微生物实验技术研究进展

微生物具有结构简单、生长周期短、繁殖快、便于搭载等优点,被作为生物模型用于空间环境下的生命现象研究、地外生命探测以及开展以微生物为重点关注对象的行星保护任务研究.随着中国空间站在轨建造任务的临近,微生物空间实验技术开发以及相应的实验装置研制需要加快部署.本文以已实现空间应用的微生物技术为基础,从微生物空间培养、保存、检测技术及用于地外生命探测中的微生物识别技术等方面分析了空间微生物实验技术的发展现状与趋势,提出了未来利用中国空间站开展空间微生物实验的技术发展建议.      

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.      

空间站微重力流体实验设备需求分析

对国际空间站和中国科学实验卫星及载人飞行器上开展的微重力流体实验情况进行论述和分析,重点分析了国际空间站（ISS）微重力流体科学实验设备情况.根据中国空间微重力流体物理科学发展需求,结合国际空间站微重力流体科学实验对设备的需求,提出了未来在中国空间站开展微重力流体实验时空间实验设备需要重点考虑和解决的问题,同时提出相关设计建议.      

模块化空间折展机构研究现状与展望

模块化空间折展机构具有拓展灵活、通用性好、适应性强等特点,可满足长距离深空探测、长期在轨空间站建设和超广域卫星通信等重大航天工程对大型/超大型空间折展机构的需求,是一种新型关键的航天装备。针对应用需求,阐述了模块化空间折展机构领域的研究进展,重点介绍了伸展臂、太阳翼和空间可展开天线等3类折展机构中具有模块化特征的典型构型,分析了模块化空间折展机构的结构组成、展开原理、驱动方式及应用现状,从机构创新设计方法、地面微重力试验及仿真、空间在轨装配技术、空间在轨建造技术等4个方面,展望了模块化空间折展机构未来的发展方向,旨在为大型空间折展机构的研究和应用提供借鉴与参考。     

空间站燃烧科学实验系统设计

建立空间站燃烧实验系统，可满足未来空间微重力燃烧实验系统需求.通过空间站微重力燃烧实验研究，可拓展空间燃烧学研究.根据所要实现的功能及燃烧实验需求，对中国空间站燃烧柜的燃烧科学实验系统进行了设计和分析.燃烧科学实验系统由8个子系统组成，是一个适合开展气、液、固多种燃料燃烧实验的综合性实验系统.考虑到强度设计要求，在完成方案设计后，对系统进行了有限元分析，并在研制的结构件上进行了力学环境实验.实验与分析结果表明，本文设计的实验系统能够满足环模实验的要求，结构合理可行.      

中国载人空间站工程进展

载人航天技术已成为衡量一个国家经济、技术和军事力量以及综合国力的重要标志。2010年,中国载人空间站工程研制工作正式启动。中国将在2020年前后建成和运营近地载人空间站。1中国载人空间站建设总体构想中国载人空间站工程所属航天员系统负责选拔训练航天员乘组;空间实验室系统负责研制天宫-2空间实验室,为空间站研制进行先期技术验证;空间     

我国首次空间微重力下的材料加工试验

1987年8月5日至10日,我国首次利用返回卫星进行了空间微重力下的材料加工实验。本次试验共有12个项目,其中砷化镓单晶生长达到国际先进水平,Y-Ba-Cu高温超导材料试验则为世界首次,HgCdTe红外材料,Insb半导体材料和难混合全都取得了地面不能得到的结果。这次试验的多用途加工炉吸收了国外空间加工技术的特点,构思巧妙、效果明显.一炉多用开创空间搭载的新路子。     

空间小鼠实验有效载荷研究进展

啮齿动物是空间研究中常见的模型对象,已开展的空间生物实验中,小鼠表现出对飞行条件的有效适应.通过空间培养,研究者可对失重环境下小鼠的生理行为、骨骼和神经系统变化做进一步研究分析.本文对空间小鼠实验有效载荷的研究进展及其空间飞行实验进行了概述,为中国空间站上的小鼠培养箱设计提供参考.概述了地面小鼠培养技术和装置,为空间小鼠实验有效载荷设计提供地面对照;从实验研究内容和硬件系统设计两方面介绍了国际上已开展的空间小鼠实验,为中国空间生命科学研究和工程研制提供参考;对于中国发展空间小鼠实验有效载荷提出了建议.      

国际空间站智能在轨运行进展及启示

空间站作为近地空间的大型平台,具备长期飞行与空间科学探索能力.随着在轨任务的不断增加,高效空间站在轨运行管理成为挑战性的难题.人工智能与航天技术的深度融合,使得空间站在轨运行逐步向智能化发展,航天器在轨运行智能化已成为必然趋势.本文对国际空间站（International Space Station,ISS）在轨智能化发展历程进行了深入分析,调研人工智能技术在其健康管理、任务规划与调度、任务操作和人机交互中的应用,以期对未来中国空间站的智能在轨运行提供启示.      

天舟一号空间冷凝实验装置地基冷凝实验

天舟一号（TZ-1）蒸发与冷凝实验装置地面科学匹配实验是优化空间实验参数与两相试验系统技术参数的重要环节.通过地面科学匹配冷凝实验,控制冷凝实验输入条件,观察条件变化给非稳态冷凝换热带来的影响,可为空间实验数据处理提供修正依据.实验内容主要包括:改变冷凝台和蒸气温度,获得换热系数随时间变化的规律,从而指导空间实验数据采集和液池加热;通过实验验证蒸气压力对液膜换热系数的影响.实验还证明了冷凝台温度、蒸气温度、抽气压力等对换热系数也都有很大影响.地面科学匹配实验对于完善实验装置、优化工况与实验参数以及提高实验可靠性具有指导意义.      

基于ANFIS的避撞算法

应用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)建立了车辆避撞算法模型,为加快收敛速度,运用线性递归最小二乘法(RLSE)和最陡下降法(SD)组成的混合算法通过前向和后向通道分别进行了模型的前提参数和结论参数的辨识.为取得模型训练所需的数据对,设计了两车跟随的实验,试验中尝试性的采用GPS来获取两车的车间距和车速差,经过模型训练和仿真输出,该方法能够模仿驾驶员的操作,并且操作更为平滑.这种方法改变了以往采用经验来确定隶属函数的缺陷,使模型的建立更为可靠.      

APS星敏感器太阳照射影响分析及试验验证

针对APS星敏感器在轨过程中太阳照射问题进行了研究,分析了太阳照射对星敏感器功能和性能的影响,设计了太阳照射相关的试验及验证方案,最后给出了相关试验过程和试验验证结果,明确了分析及试验结论.通过分析和试验结果表明:紫外辐照试验对光学系统透过率无明显影响,且影响在APS星敏感器灵敏度余量范围内;在轨太阳照射对APS星敏感器探测器及整机的功能和性能无影响.相关分析和试验数据可作为星敏感器后续改进设计的依据和参考.     

3D information from 2D images recorded in the European Modular Cultivation System on the ISS

The European Modular Cultivation System (EMCS) on the ISS allows long-term biological experiments, e.g. on plants. Video cameras provide near real-time 2D images from these experiments. A method to obtain 3D coordinates and stereoscopic images from these 2D images has been developed and is described in this paper. The procedure was developed to enhance the data output of the MULTIGEN-1 experiment in 2007. One of the main objectives of the experiment was to study growth movements of the Arabidopsis plants and the effect of gravity on these. 3D data were important during parts of the experiment and the paper presents the method developed to acquire 3D data, the accuracy of the data, limitations to the technique and ways to improve the accuracy. Sequences of 3D data obtained from the MULTIGEN-1 experiment are used to illustrate the potential of this newfound capability of the EMCS. In the experiment setup, a positional depth accuracy of about ±0.4 mm for relative object distances and an absolute depth accuracy of about ±1.4 mm for time dependent phenomena was reached. The ability to both view biological specimens in 3D as well as obtaining quantitative 3D data added greatly to the scientific output of the MULTIGEN-1 experiment. The uses of the technique to other researchers and their experiments are discussed.     

Progress in Space Material Researches

New progress in the post researches on space grown materials, the development of experiment facilities, and the experiment techniques for space materials researches were introduced. Besides the conventional materials, such as alloys, semiconductors, and optical crystals, new materials have also been prepared on the ground.     

减压器特性实验研究

介绍了研究减压器特性的实验系统．详细地描述了实验系统的结构组成和各个部件的功能与性能,并对静态特性实验与动态特性实验的工作过程进行了说明．简单地介绍了数据采集系统．阐述了理论计算减压器静态特性的基本方法,并介绍了一个计算减压器静态特性的软件,最后给出了一种典型的实验和计算结果．     

减压器特性实验研究

介绍了研究减压器特性的实验系统.详细地描述了实验系统的结构组成和各个部件的功能与性能,并对静态特性实验与动态特性实验的工作过程进行了说明.简单地介绍了数据采集系统.阐述了理论计算减压器静态特性的基本方法,并介绍了一个计算减压器静态特性的软件,最后给出了一种典型的实验和计算结果.      

Electron beams and their interactions with the ionosphere — A review of the E| |B series

A review is presented of results from a series of experiments which began with an attempt to reflect electrons from the potential change which is thought to generate the aurora. In order to understand the experiment, this series then expanded to study beam-plasma interactions in the laboratory as well as in the ionosphere. Results from the electron reflection experiment, as well as in situ and ground-based observations of the waves generated by beam-plasma interactions will be reviewed. Measurements bearing on modifications of the ambient plasma by the beam-emitting rocket will be presented.     

改进自适应人工免疫算法求解函数优化问题

为克服经典人工免疫算法（AIA）在函数优化过程中存在的计算量大、收敛精度不高和收敛速度较慢等不足,引入多个自适应免疫算子,提出了一种改进自适应人工免疫算法（IAAIA）。在经典人工免疫算法中,引入迭代次数对抗体激励度计算算子进行自适应设计,引入种群抗体平均激励度与抗体激励度对免疫选择算子、克隆算子、变异算子与克隆抑制算子进行自适应设计,提升人工免疫算法的收敛速度、收敛精度和稳定性。选择9个典型测试函数作为实验对象,同时选择4种典型人工免疫算法作为对比算法优化实验函数,对比实验结果表明了改进的自适应人工免疫算法在求解函数优化问题的有效性和优越性。      

Fast heavy ions in the heliosphere

The study of heavy ions in space can provide a greater understanding of contemporary nucleosynthesis in our galaxy, as well as the acceleration and propagation of energetic particles in the interplanetary medium and the magnetosphere. We describe here a satellite experiment that uses plastic track detectors to study the age of cosmic-ray source material and the distribution of pathlengths over which the heaviest cosmic rays travel to earth. The experiment will also search for the singly charged particles, thought to make up the anomalous component, and for low-energy heavy ions deep in the magnetosphere.