宽频谱表面轮廓形貌干涉检测技术进展

中国先进制造业发展很快.其中,光学元件制造向尺度愈来愈大(单体直径达数米)和愈来愈小(尺度在微纳米量级)极端方向发展,对非接触式光学检测技术带来新的挑战,本文以光学表面宽频谱轮廓形貌的检测技术及仪器为例,分析国内外的发展概貌与趋势,展现了中国自主研发的系列光学干涉检测仪器成果,对于解决卡脖子问题,具有科学意义.     

通过平台载荷应用一体化技术创新实现微纳卫星精而强

近年来,随着微电子技术和信息领域的迅猛发展,国内外已相继研制发射数百颗微纳型技术试验卫星,并提出了众多微纳卫星创新应用概念,微纳卫星正面临从技术试验型向业务应用化发展的转折点。未来,基于微纳卫星大规模编队组网运行的信息获取和遥感大数据处理应用将成为卫星遥感系统技术发展的重要方向,也将成为高性能空天一体化组网监测系统的重要组成。目前,在科技部国家重点研发计划“地球观测与导航”专项支持下,航天东方红卫星有限公司牵头开展“面向遥感应用的微纳卫星平台载荷一体化技术”项目研究,联合15家单位形成“产学研用”多学科深度联合、理论研究与技术开发并重的优势组合,以推动我国微纳卫星技术快速发展,促进遥感微纳卫星技术应用。     

微纳卫星的几种在轨发射方法

过去的几年中,低成本、微型化器件的发展促进了微纳卫星的蓬勃发展,研发和飞行的微纳卫星数量显著增加,其用途包括对地观测、技术验证、组成星座和行星际任务。然而,微纳卫星进入空间的能力相对滞后,虽然各国开展了一些研究计划,为微纳卫星提供发射机会,但仍有不少微纳卫星无法快速进入空间,得到验证。阻碍进入空间能力快速发展的原因是,微纳卫星发射不是一个有利可图的市场,降低成本是主要问题。     

激光烧蚀微推进技术研究现状及展望

激光烧蚀微推进技术是空间微推进技术中的一种,是基于激光推进原理的电推进技术,可用于微纳卫星姿态与轨道控制.回顾激光烧蚀微推进技术发展的历程,简述其推进原理涉及的基本理论,对激光烧蚀微推进领域涉及的技术方向研究现状进行探讨,对相关各种类型微推力器进行对比分析,结合激光烧蚀微推进技术的特点,分析激光烧蚀微推进技术发展趋势,并给出了发展建议.     

光在金属表面反射时位相跃变的研究

光在金属表面反射时的位相跃变值与入射光波波长和金属本身的光学特性有关。在用绝对光波干涉法测量量块长度时,必须解决光在量块表面反射时的位相跃变问题。对光在金属表面反射时的位相跃变问题进行了定量分析,推导出了位相跃变值的数学关系式,计算出了几种金属的实际位相跃变值,对量块等零件的光学精密测量有实用价值。     

MEMS固体微推力器阵列发展研究

固体微推力器阵列具备高精度、小冲量、高密度、可战备贮存快速组装等优点,非常适用于进行特殊任务的微/纳卫星、微/纳卫星编队飞行、快速响应卫星.简要介绍MEMS固体微推力器阵列的结构原理、特点以及应用范围,调研国内外MEMS固体微推力器阵列的发展状况.根据调研结果研究得出固体微推力器阵列的关键技术,结合国内外发展现状及相关关键技术提出今后的发展建议.     

中国空间大功率微波部件微放电抑制表面处理技术最新进展

材料表面的二次电子发射会触发和维持空间高功率射频器件的共振雪崩放电现象,这种现象又被称为微放电效应。微放电效应是限制空间大功率微波部件应用的关键问题之一。从微放电作用的机理出发,首先介绍了两种微放电类型（单表面与双表面）的基本物理机理;然后总结了当前主流的微放电抑制方法并给出各自应用于空间大功率微波部件时的限制。针对空间大功率微波部件微放电抑制的特殊问题,综述了国内近5年来在表面处理法抑制微放电领域的研究成果并预测了微放电抑制技术的发展趋势。     

微胶接装配中胶接区表面结构实验

微胶接技术非常适用于微机电系统产品的自动化装配过程.微胶接装配质量容易受到2个因素的影响,即胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散.为了解决该问题,对微胶接装配中的胶接区表面结构进行了研究.提出2种表面结构:基本的凹槽结构和胶滴自居中结构,并进行实验.实验结果表明,凹槽结构对胶滴体积具有一定的"容错性",可以有效克服胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散对微胶接装配质量的影响;自居中结构使得胶滴在凹槽内具有"自居中"的特性,可以减轻微装配系统定位误差对装配质量的影响.这2种表面结构可用于通用微机电系统产品的装配中,以提高微胶接装配的质量.     

低成本多小天体并行交会技术

小天体资源开发方兴未艾,为降低开发风险和成本,需要发射无人探测器交会观测多个待选目标小天体。传统多目标探测方案存在无法多次交会、成本高,周期长等不足。提出的低成本多小天体并行交会技术,能够对多小天体探测任务进行解耦,实现基于微纳飞行器的低成本多目标并行交会勘查,从而降低探测成本,缩短探测周期。该技术结合行星借力与不变流形机制构建了低能量星际转移方案。然后引入扰动流形思想,使微纳飞行器能够实现与目标小天体的快速交会。进一步,提出了一种多目标小天体探测全局搜索方法,该方法基于在日地halo轨道上停泊的微纳飞行器集群,逐次确定小天体探测目标,并利用上述方法完成了多微纳飞行器与多小天体的交会。数值仿真结果表明,该方案能够大幅度降低转移过程的燃料消耗,并缩短转移时间。     

美国SEI公司发布全球50kg以下微纳卫星市场预测报告

2016年,美国航天工厂企业股份有限公司（SEI）发布了《微纳卫星市场预测（2016）》报告,这是该公司自2008年以来连续发布的第9版《微纳卫星市场预测》报告。报告基于该公司“卫星发射需求数据库”（LDDB）,对全球1～50kg质量范围的微纳卫星市场发展情况进行了预测。笔者把《微纳卫星市场预测（2016）》报告的主要预测数据及观点整理成文,并做了简要分析。     

微纳卫星相机主承力构件轻量化设计与增材制造

针对20kg微纳遥感卫星相机主承力构件的轻量化需求,以转接环、次镜环和主背板三个主承力构件为研究对象,开展面向选区激光熔化增材制造技术的结构设计与制造关键技术研究。结果表明,设计的0.5mm折边结构具有良好的抗压缩和扭转等力学性能,在实现轻量化的同时,可显著提升构件的支撑强度。通过45°斜壁与微桁架结构,实现无辅助支撑增材制造。从能量输入、结构微调及加快热传导三个方面入手,有效解决了打印过程尖角变形难题。最终获得了质量分别为89g、87g和546g的三个轻量化主承力构件。搭载原理样机开展系统装调与地面力学试验,通过了8G重力加速度测试,实现了卫星相机大型复杂结构主承力构件的高承载和轻量化制造。     

纳卫星微槽道冷却系统在轨动态热特性分析

针对纳卫星热流密度不断升高的发展趋势,介绍了一种基于微机电技术(MEMS,Micro Electro Mechanical Systems)的泵驱动单相流微槽道冷却系统.通过合理分析与简化,应用集总参数法建立了能够反映受控对象及冷却装置动态特性的温度响应模型;运用数值方法仿真计算了某纳卫星在轨飞行中受空间外热流影响下的外部散热面和内部电子设备温度的变化规律.仿真结果表明:应用MEMS技术的微槽道冷却系统可以满足高热流密度的纳卫星热系统的冷却需求;空间外热流相对于星体内部热功率的变化,对纳卫星散热面温度的影响较小;该建模方法和求解算法对分析计算纳卫星的温度动态特性是简便、合理的,并为进一步深入研究纳卫星热控制、热管理理论与技术奠定了理论研究及工程应用基础.     

面向空间云时代的微纳遥感卫星技术发展

正近年来,国际上微纳卫星技术发展迅速,多家企业和研究机构推出了各种高性能微纳卫星计划,特别是在商业遥感领域如天空盒子成像公司(Skybox Imaging)的"天空卫星"(Sky Sat)系列微卫星、行星实验室公司(Planet Lab)的鸽群-1(Flock-1)系列纳卫星、卫星逻辑公司(Satellogic)的"新卫星"(Newsat)系列微纳卫星等。这些项目都计划通过星座化的运行,实现较高的时间分辨率和空间分辨率的遥感     

空间光学敏感器成像组件抗力学稳定性分析与评价

摘要： 成像组件是空间光学敏感器和光学相机的核心组件，其抗力学稳定性直接影响单机的测量精度.为了提高其抗力学性能，本文首先对成像组件结构进行了力学分析，并通过试验验证了分析方法的有效性.由于仿真分析只能对抗力学稳定性进行定性评价，本文设计了实验来定量评价，并提出了一种成像组件抗力学稳定性评价方法.最后，应用该评价方法对三种结构进行了抗力学稳定性分析、试验和测试.结果表明，本文提出的评价方法与力学仿真结合试验的评价方法对三种结构的评价结论是一致的.而本文的量化评价方法可以给出结构力学试验后的滑移值和机械基准变化值，为产品的研制提供数据参考.该方法可应用于对位置变化敏感的空间光学仪器的研制过程.     

空间碎片光谱特性获取与分析方法研究

空间碎片的反射光谱是碎片表面材料与太阳光谱共同作用的结果,能够反映碎片的材料性质,为空间碎片的光学特性研究提供依据. 将观测获得的空间碎片反射光谱进行预处理后,与已知空间材料样本的光谱进行比对,比较两者间光学特性差异,包括连续反射光谱曲线中的峰值、斜率、形态、特征窄波段、吸收谱线和多波段反射光谱间的成像差异、色指数、特征温度等,分辨碎片表面可能的材料,最终实现对空间碎片光学特性的研究.      

基于SiC MEMS阵列的高精度微纳卫星编队保持

随着微纳卫星的发展,对它的控制保持问题亟需解决。传统的推进技术因推力精细度和推力输出相对粗糙,很难满足高精度的要求,为此,提出了用SiC MEMS微推力器阵列来解决微纳卫星的编队保持问题。由于阵列具有与传统发动机不同的特性,一般的控制算法很难用于该控制任务,文章提出了利用瞬时脉冲控制策略来实现编队保持。仿真结果表明,阵列用于微纳卫星近距离编队保持的位置精度可达3mm,具有很高的应用价值。此外,为节省推力器,分析了单推力器装药量与控制器参数对能耗和精度的影响,结果表明当单推力器元冲量范围为8×10~(-6)~20×10~(-6) N·s时可以得到很好的控制效果,既能满足精度,又可以节约使用推力器。     

有源周期性结构控制电磁波反射波束指向研究

提出有源反射的概念.利用如光带隙电磁结晶结构、高阻抗结构等周期性结构的带隙特性和 阻抗特性,通过在类似高阻抗表面的周期性金属单元表面铺设有源器件--变容二极管,控 制周期性结构的性能,建立有源周期性结构,影响入射电磁波的传播特性,实现对反射波束 的指向的有源控制和有效改变.仿真实验证明采用单层或双层有源周期性结构表面,可以有 效控制反射波束的相位和角度指向.     

温度传感器时间常数测试技术发展现状与分析

总结了近年来温度传感器时间常数测试技术的发展现状，包括各种测试方法的工作原理、系统结构及研究成果。根据热源及测试装置的特点对现有测试方法进行了分类，并进行了不同测试方法的对比分析，指出了不同测试方法的优点和适用性。基于当前温度传感器微纳化和高速响应的发展趋势，结合行业发展需求，提出了温度传感器高速动态响应测试技术研究应注意的问题和发展方向。     

金属化丙烯酸酯橡胶微球的制备及其电性能

采用化学镀方法,对微米级丙烯酸酯橡胶(ACM,Acrylate rubbers)微球进行表面金属铜镀覆;通过对镀铜反应进程的控制,制备出了镀层致密、包覆均匀的低密度ACM核-铜壳结构复合导电微球(简称镀铜ACM复合微球);研究了镀铜ACM复合微球表面铜镀层的结构、形貌及微球的电性能.结果表明:应用化学镀的方法可以对ACM微球进行表面金属铜镀覆;通过控制镀液中OH-的补加量,能够准确控制化学镀铜反应进程及表面镀层包覆程度;不同包覆程度的镀铜ACM复合导电微球的体积电阻率均随外加压力增大而降低,几乎不随通电时间变化,但随温度升高表现出阻-温特性.