2012年国际空间站科学研究与应用进展

概述2012年国际空间站科学研究的总体态势,介绍技术开发与验证、物理科学、人体研究、教育活动和推广、地球与空间科学及生物学与生物技术等6个领域的主要研究方向,重点分析各领域科学实验开展情况及其新变化,探讨国际空间站科学研究与应用的发展趋向.     

国际空间站俄罗斯舱段20年主要科研活动及未来部署综述

国际空间站是目前在轨运行最大的空间平台,是一个拥有现代化科研设备、可开展大规模、多学科基础和应用科学研究的空间实验室,为在微重力环境下开展科学实验研究提供了大量实验载荷和资源,支持人在地球轨道长期驻留。俄罗斯舱段作为国际空间站重要组成部分,除承担与载人飞船对接的任务外,还在技术开发与验证、人体研究、教育活动与推广、生物学与生物技术、物理科学及地球与空间科学等6个研究领域开展了大量的科学实验,其中以人体研究领域的实验最多。有很大一部分实验是长期持续开展的系列实验,且每期实验的研究重点围绕总目标逐步深入,取得了多项有价值的研究成果。未来几年,俄罗斯还计划发射3个舱段,并在此基础上建设独立运行的本国轨道空间站,俄罗斯舱段仍有巨大的应用前景。     

国际空间站科研应用活动分析与启示

为综合解析国际空间站的科研应用活动,从而为我国空间站科研活动规划提供参考,从科研实验项目和科研产出两个维度出发,统计分析了自2000年9月至2018年10月国际空间站科研实验项目的研究领域分布、各国/地区航天机构侧重领域、实验项目规模时序变化情况,并从科研论文、亮点成果、应用效益等方面综合分析科研产出情况。国际空间站科研活动学科领域宽泛,研究规模持续扩大,成果产出亮点纷呈,并在产生重大科学发现、服务国计民生、推进未来探索三方面获得效益。建议未来我国空间站科研活动立足应用效益,遵循科研规律,提高公众参与。     

空间站微重力环境研究与分析

太空中的微重力环境对基础科学研究和新技术开发具有重要意义,为了满足未来我国空间站开展微重力科学实验的需求,需要对空间站上的微重力水平进行分析和评估,指导高微重力要求实验载荷的布局和微重力实验期间的飞行任务规划。空间站上的微重力水平用加速度值度量,通常可以分为准稳态加速度、瞬态加速度和振动加速度。针对此问题调研总结了国际空间站的微重力研究情况,并以400 km轨道高度上100吨级"T"字型积木式空间站作为算例,估算其准稳态加速度大小及分布,并初步分析瞬态加速度水平的量级。结果表明,空间站准稳态加速度水平在1μgn量级,主要贡献来自重力梯度效应;瞬态加速度可达103μgn量级。文章对将来我国空间站微重力应用支持的设计工作有一定的借鉴意义。     

载人航天空间天文领域发展综述

在分析载人航天空间天文领域优势和局限性的基础上,讨论并综述了礼炮号空间站、天空实验室、和平号空间站、空间实验室、国际空间站、以及阿波罗月球探测等航天工程开展的空间天文项目。介绍了我国神舟二号首次空间天文探测和天宫二号伽玛暴偏振探测仪,总结分析了载人航天空间天文在轨服务的发展趋势。研究表明,载人航天飞行器非常适合开展空间天文多波段观测,我国未来应充分利用载人空间站等平台的综合优势,开展先进的大规模空间天文前沿探测。     

空间材料科学实验技术总体方案构想

综述国内外空间材料科学实验技术的发展历史及现状,重点剖析目前国际空间站上材料科学实验设备技术特点,并对未来我国空间材料科学实验系统的总体布局和功能设计提出了一种初步的构想。     

国际空间站微重力燃烧项目规划及进展

对NASA近期在国际空间站等平台开展的微重力燃烧研究项目的实验装置、研究内容和进展等进行了调研与展示,旨在为中国空间站微重力燃烧科学的发展方向提供参考依据。目前,NASA通过开发国际空间站燃烧集成架的扩展设备、利用货运飞船平台以及国际合作等方式开展了一系列微重力燃烧基础科学和防火安全的相关研究,通过研究NASA将提高对高效清洁燃烧的认知,并完善未来飞船材料阻燃标准与防火安全策略,同时NASA也计划通过地基设施建设升级以降低研究成本并提高效率。     

国际空间站上的欧洲亮点

国际空间站是一座在建的太空科学城。这个由世界多个国家建造的科学实验的圣地,将迎来经过长期精心准备的欧洲第一个实验舱——哥伦布号。经过多次发射推迟后,美国阿特兰蒂斯号航天飞机计划最早在1月底把庞大昂贵的哥伦布号实验舱送到国际空间站。这将是欧洲航天局在2008年新年伊始为国际空间站献上的一份厚礼。     

国际空间站迎来载人飞行10周年

<正>2010年11月2日,国际空间站迎来了载人飞行10周年纪念日。2000年11月2日,俄罗斯"联盟"TM-31飞船与"星辰"号(Zvezda)服务舱对接,第一批长期考察组3名成员——威廉·谢泼德、尤里·吉德津科、谢尔盖·克里卡廖夫进入国际空间站,成为国际空间站上的首批常驻人口,为接下来的长期载人飞行和各类科学实验做准备工作。截至2010年11月2日,国际空间站已经绕地球运行57361周,飞行里程达24.1亿千米,成为迄今持续载人飞行时间最长的航天器。在此期间,共有196人次     

跨世纪的航天工程国际空间站

国际空间站是世界航天领域最大规模的载人航天工程,它由6个实验舱、1个居住舱、3个结点舱、平衡系统、供电系统、服务系统和运输系统等组成,其总重为500吨。建成后的国际空间站可容纳7-15名航天员同时在太空工作     

日推迟国际空间站实验舱的发射日程

日本科技厅日前向国家宇宙开发事业团提交的报告说，将推迟国际空间站日本实验舱“希望”号的发射日程，以便适应整个国际空间站建设计划的进度。国际空间站是由美国、俄罗斯、加拿大、日本和欧洲航天部门参加进行的一项永久性载人宇宙科学考察设施，具有进行实验、观测、居住、补给和电力供应等功能。各国在其中承担不同组成部分的建造和发射任务。日本承担建造的“希望”号实验舱由加压部、补给部、曝露部和室外机械手等组成。它能够利用宇宙空间的真空和无重力等特殊环境进行高精尖科学技术的实验研究活动，原定 2002年 10月开始分 3次由…     

载人航天概率风险评价工程实践及其在空间应用中的前景分析

在总结国外概率风险评价技术在载人航天领域的工程实践基础上,剖析了该技术在载人航天的范围、对象、实施条件等工程适用性问题。结合我国空间站工程空间应用系统有效载荷产品的特点和空间科学与应用实验任务需求,对概率风险评价技术在空间应用系统中的应用前景进行初步分析,提出了该技术在空间应用系统中推广应用的实施策略和实施流程,并以高微重力科学实验过程为例进行了建模示例,探讨了其工程应用的可行性,为后续开展空间科学与应用实验过程的安全性定量风险评价工作提供了参考。     

载人航天器操作器系统述评(续)

地球轨道载人航天器的操作器系统用于支持微重力环境舱外活动运作,对空间站的组建与维护以及空间科学实验具有重要的作用。研究分析美国航天飞机与国际空间站及俄罗斯和平号空间站上所有的操作器系统,即美国航天飞机遥控操作器系统;国际空间站上的空间站移动服务系统、日本实验舱遥控操作器系统、欧洲自动臂、轨道更换单元搬运装置、以及改进型天箭号吊机;和平号空间站上的天箭号吊机与舱段再对接操作器系统。其中,轨道更换单元搬运装置与天箭号吊机由航天员直接手动操作,而其它操作器系统都是自动运作。每个操作器系统都有确定的应用目的,合理的设计使它们成功地执行各自所赋予的使命。     

基于本体理论的空间站短期任务规划领域建模研究

规划领域建模是解决空间站短期任务规划问题的关键技术之一。通过对比分析空间站短期任务规划问题,梳理了其规划领域特点,归纳总结了领域建模需求;基于本体理论分别建立了规划领域本体模型、对象概念本体模型和方法概念本体模型,进而构建了空间站短期任务规划领域体系,规范化描述了领域内的概念及其关系。最后通过在货运补给与微重力实验两类任务建模上的成功应用验证了所建立模型的有效性。     

中国空间站生命科学研究展望

中国载人航天工程即将进入空间站阶段,空间生命科学也随之迎来快速发展的黄金时期。为此,回顾了国内外空间生命科学的发展现状,并在未来20年中国空间生命科学发展战略目标的基础上,针对目前中国载人航天活动支撑下的航天员生命保障、宇宙生物学基础研究和空间生物技术转化研究的战略需求,凝练了空间人体科学和航天医学领域、空间基础生物学领域、空间生物技术和转化应用领域中亟待解决的关键科学和技术问题,为如何建好和用好中国的空间站及中国空间生命科学的发展战略提供了参考。     

在有效载荷遥操作中使用基于Internet协议的语音系统

由于在大量需要同时进行的科研和试验项目中缺乏人手 ,遥科学便成为了国际空间站 (ISS)科学项目成功的关键。空间站上的宇航员、NASA中心的操作人员以及世界各地公司、大学中的科研人员必须紧密协作以完成国际空间站上的科学实验。可靠、高速的基于互联网协议 (IP)的网络的应用可能会大大增强遥科学能力。现在这些网络正以很具成本效益的方式应用于远程任务支持系统中。网络的应用降低了对专用线路的需求 ,还增强了各个分布的工作组之间协同工作的能力。NASA已经开始应用基于互联网协议 (IP)的语音系统为远方站上科研人员使用的现有的…     

空间站可充气展开舱外载荷原理样机结构设计与分析

为了给航天员在轨科学实验提供更大的操作空间,并为未来空间站可充气展开舱段及充气式月球基地的建设进行相关技术验证,基于充气式运输居住舱设计理念,设计了一种由多层复合材料构成的柔性外壳及中央芯柱结构组成的空间站可充气展开舱外载荷原理样机。为了给结构限制层在压差作用下的囊体应力估算提供参考,分别推导了结构限制层囊体在压差作用下的环向应力和轴向应力,利用Von Mises应力描述囊体二向应力状态,并将结果与基于ABAQUS的有限元分析结果进行对比,验证了理论分析方法的有效性。最后样机试制及充气展开试验验证了包括舱门机构、地板展开机构和柔性外壳在内的舱外载荷原理样机结构设计方案的可行性。     

高超声速飞行器强度技术的现状、挑战与发展趋势

高超声速飞行器作为一种前沿科技武器装备，对国家安全和利益具有重要战略作用，目前已成为航空航天领域的研究热点，在世界范围内的竞争态势日趋激烈。先进材料与结构设计是支撑高超声速飞行器研制的基础关键技术，极端严酷服役环境下材料与结构的强度问题依然是制约该类飞行器研制的瓶颈。本文回顾了过去几十年来高超声速飞行器领域的结构强度问题和演化特点，结合当前型号发展需求与技术发展趋势，剖析了当前结构强度技术在支撑高超声速飞行器研制方面的现状与短板，探讨了未来该领域内强度问题将呈现出的新需求、新特点及新方法。总结提出了未来高超声速飞行器结构强度领域的前沿发展方向。     

2015国外载人航天发展综合分析

<正>2015年,国外主要航天国家依据本国国情持续推进载人航天活动,美国完善了载人航天技术顶层规划,俄罗斯继续进行航天机构重组,美、俄新型航天运输系统研制进展顺利;国际空间站延寿至2024年,将继续扮演着技术验证和科学实验平台的重要角色,发挥人类火星之旅的前哨作用;美国商业航天发展快速,未来可承担近地轨道、月球轨道的运输任务;各国深空探测目标与计划更加明确,探测活动取得显著成果。     

载人航天工程空间应用载荷生物安全工程技术体系研究

针对我国载人航天工程空间应用系统科学实验载荷生物危害问题,提出了完整的载人航天工程空间应用科学实验载荷的生物安全工程体系,涉及空间生物安全的定量要求、生物安全等级的划分、生物安全监测以及生物危害的包覆设计等工程范畴。在此基础上,结合我国目前载人空间站空间应用的实际需求,提出了开展空间生物安全防护的工程实践方案和建议,为后续开展载人空间站空间应用系统生物安全设计提供了指导和参考。