航天员出舱活动地面试验系统设计与实现

为了完成航天员的出舱活动任务,必须建设可以验证航天员出舱活动适应性的地面试验设备。文章描述了航天员出舱活动地面试验设备的系统构成、性能指标以及实现方法,给出了航天员出舱活动试验过程的实际过程曲线。试验结果表明:该地面试验设备可以满足航天员出舱活动试验任务的要求,拓宽了空间环境地面试验的领域范围,提升了空间环境地面模拟的能力,并为后续有人参与的空间环境地面试验提供了能力保证。     

美国新一代航天服热控系统简析

随着载人航天技术的发展,航天员的出舱活动变得越来越频繁,如载人登月探测、"国际空间站"维护以及未来的载人火星探测等,宇宙空间的深冷背景及环境的复杂多变性,给航天员的出舱活动造成了严重的阻碍。为保证航天员顺利开展空间工作,必须针对空间热环境进行相应的热设计。同时,由于航天员新陈代谢产生的热量需要排散,因此需要做好舱外航天服的热控系统设计,以保证航天员在合适的温湿度下完成出舱任务。     

神七对航天员要求更高

记者：神七航天员选拔与以往有哪些不同？陈善广：神七航天员的选拔方案较神五、神六做了调整，因为神七首次进行太空出舱活动，无论从技术复杂性、操作复杂性还是从难度上来讲都是前所未有的。光是出舱之前的在轨操作和训练时间就长达十几个小时，对任务执行者的心理素质和身体素质要求比以往更高。另外，第一次出舱活动面临的风险和遇到的问题会比预想的多，     

有关出舱活动的安全问题

□□出舱活动的安全是航天员、计划管理人员和工程技术人员共同关心的大问题。所有人员在航天员出舱活动之前都要设法消除各种隐患和危险因素,以保证航天员安全和顺利地完成出舱活动任务。1出舱活动中的危险因素分析要消除危险因素,首先要识别危险因素。下述是对出舱活动中各种     

神舟七号的守护神——神舟七号应急救援和备份返回系统揭秘

出舱行走,航天员的安全是第一位的,如何保证航天员顺利上天,安全出舱,成功返回是任务成功的关键,同时应急救生、应急返回和备份返回也是飞行任务中必须考虑的的工作,应急救援系统当仁不让地担任了神舟七号守护神的任务。     

太空行走100问（七）

出舱活动使用的工具40.航天员出舱活动使用的工具有何特殊之处?分为几种类型?航天员出舱主要是为了进行设备维修、保养、检查和安装,因此他们像地球上的检修和安装工人一样要使用各种各样的工具。由于出舱活动用的工具是在太空失重环境中使用,因此这种工具与地面上使用的不同。首先出舱活动工具要便于身穿航天服手上戴着航天手套的航天员使用,特别是这种工具的手柄要与加压手套的姿势相一致;另外这种工具只能一只手使用,航天员的另一只手则是用来克服操     

正在研制中的火星服

为了准备未来的火星飞行,美国航宇局为航天员研制专用的火星服。这项工作其实早在上世纪80年代就已开始,但进展不大。进入21世纪后,美国总统布什提出新的航天计划,宣布要重返月球和登上火星,因此航宇局加快了火星服的研制步伐。对火星服的设计要求未来的火星服跟以前的月球服和现在使用的航天飞机航天服都不一样,未来的载人火星飞行,航天员将面临着前所未有的困难和挑战,火星服必须满足以下条件和要求:1.能够适应长时期和频繁出舱活动的要求。人类的火星飞行最长需要540多天,火星航天员可能每周都要进行一次出舱活动,如果遇到特殊情况,甚至…     

神舟十四号乘组：亲历空间站T字成型的“劳模”

<正>2022年12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场预定区域安全着陆。21时01分，航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲安全出舱，本次载人飞行任务取得圆满成功。这是中国航天员第九次太空远征，也是中国空间站建造阶段的首次载人飞行。自从6月5日由长征二号F运载火箭送入太空以来，     

图解世界载人航天发展史(二十三)

正气闸舱苏联航天员列昂诺夫乘坐上升2号飞船进行世界上第一次舱外活动时,使用了附加的、可伸缩的过渡舱,其出舱活动过程是:展开过渡舱并向内充气;当过渡舱与飞船座舱内气压一致时,开启飞船舱门,航天员进入过渡舱;关闭飞船舱门,释放过渡舱内气体;气体释放完毕,开启过渡舱外舱门,航天员进入太空活动;结束舱外活动后,航天员     

航天员出舱为何如此漫长

神舟十号飞船安全地着陆后,大家都盼望航天员早点出舱,一睹太空勇士的风采。但是,直到着陆后85分钟,才看到状态良好的聂海胜、王亚平、张晓光依次出舱。航天员出舱时间为什么这样漫长呢?那就让我们来看看出舱前需要完成哪些工作吧。在此期间,地面工作人员要完成航天员的出舱三步曲,具体安排如下:     

舱外活动中航天员利用扶手移动的路径规划

航天员在舱外活动中,常常需要从一个工作点向另一个工作点移动.提出了一种用于搜寻两个工作点间最短通路的路径规划的方法.该方法利用人工智能中的启发式搜索A^*算法,在用栅格法对三维工作环境进行离散化的基础上,采用路径最短原则,完成了航天员在舱外活动中依靠扶手移动的路径规划.对一个例子进行了研究,并对结果进行了分析.规划的路径可为航天员舱外活动扶手的安装位置提供参考依据,以减少航天员舱外作业的工作时间、降低能量消耗以及提高航天员舱外作业的工作效率.     

Coordinated control of tethered space robot using mobile tether attachment point in approaching phase

Tethered space robots (TSRs) have wide applications in future on-orbit service owing to its flexibility and great workspace. However, the control problem is quite complex and difficult in the phase of approaching target, and the fuel consumption must also be taken into account. Hence, we present a novel scheme of achieving coordinated orbit and attitude control simultaneously for the TSR. Space tether, which can provide greater force compared with the thruster force, is used in the design of the orbit and attitude coordinated controller. A coordinated control mechanism is designed to provide attitude control torques of the pitch and yaw motions by adjusting the position of the mobile tether attachment point, while the roll motion is stabilized by the thruster. In order to guarantee this mechanism to work properly, constant tether tension strategies are utilized to plan an optimal approaching trajectory which is tracked by the coordinated controller of tether force and thruster force. Numerical simulation validates the feasibility of our proposed coordinated control scheme for TSR in the approaching phase. Furthermore, fuel consumption of the orbit and attitude control are both significantly reduced compared with traditional thruster control.     

航天员的产热和散热问题

航天员的产热与散热是确定飞行器生保系统多项部件设计的重要依据，也是判断航天员劳动强度、安排作息制度、实施医学监督的主要指标。文章结合作者以往工作部份经验介绍了国外３种估测航天员代谢热的方法；归纳了航天员舱内外活动时的产热量，并综合分析其变异的原因；并着重论述了低压条件下影响航天服热交换的因素，从而提出了可以由地面实验所获得的服装通风流率，转换成不同低压下带走同样热量所需相应流率的数学方法。     

尚逸帆，康志宇，张庆展，杨东春

美国和苏联现有的舱外载人机动装置（MannedManeuveringUnit,MMU）推进系统设计均采用两套独立系统互为备份的方式,主系统故障后可以启动备用系统,但备用系统故障则无应对方案,因此制约航天员的安全性和舱外活动能力。文章在常规主备份推进模式基础上提出了应急推进模式,备份推进器发生故障后,根据失效发动机组相对位置关系采用不同应急策略,剩余有效推进器通过联合控制的方式保证航天员六自由度控制。经过可行性分析和仿真计算,证明了应急模式下MMU推进能力有一定降低,但能够为航天员返回提供动力,应急推进模式具有可行性。     

舱外航天服热试验方法研究

舱外航天服采用主被动相结合的热控方式控制内部的温度,但其外形复杂,影响外热流的因素很多,因此舱外航天服热试验存在着与传统航天器热试验完全不同的特点。文章根据舱外航天服热设计的特点,对舱外航天服的地面热试验方法进行了比较分析和研究,论证了采用等效外热流模拟方法,通过进行舱外航天服系统漏热和散热能力的测试来验证热设计方法的合理性及热试验方法的可行性。     

The SOS-LUX-LAC-FLUORO-Toxicity-test on the International Space Station (ISS).

In the 21st century, an increasing number of astronauts will visit the International Space Station (ISS) for prolonged times. Therefore it is of utmost importance to provide necessary basic knowledge concerning risks to their health and their ability to work on the station and during extravehicular activities (EVA) in free space. It is the aim of one experiment of the German project TRIPLE-LUX (to be flown on the ISS) to provide an estimation of health risk resulting from exposure of the astronauts to the radiation in space inside the station as well as during extravehicular activities on one hand, and of exposure of astronauts to unavoidable or as yet unknown ISS-environmental genotoxic substances on the other. The project will (i) provide increased knowledge of the biological action of space radiation and enzymatic repair of DNA damage, (ii) uncover cellular mechanisms of synergistic interaction of microgravity and space radiation and (iii) examine the space craft milieu with highly specific biosensors. For these investigations, the bacterial biosensor SOS-LUX-LAC-FLUORO-Toxicity-test will be used, combining the SOS-LUX-Test invented at DLR Germany (Patent) with the commercially available LAC-FLUORO-Test. The SOS-LUX-Test comprises genetically modified bacteria transformed with the pBR322-derived plasmid pPLS-1. This plasmid carries the promoterless lux operon of Photobacterium leiognathi as a reporter element under control of the DNA-damage dependent SOS promoter of ColD as sensor element. This system reacts to radiation and other agents that induce DNA damages with a dose dependent measurable emission of bioluminescence of the transformed bacteria. The analogous LAC-FLUORO-Test has been developed for the detection of cellular responses to cytotoxins. It is based on the constitutive expression of green fluorescent protein (GFP) mediated by the bacterial protein expression vector pGFPuv (Clontech, Palo Alto, USA). In response to cytotoxic agents, this system reacts with a dose-dependent reduction of GFP-fluorescence. Currently, a fully automated miniaturized hardware system for the bacterial set up, which includes measurements of luminescence and fluorescence or absorption and the image analysis based evaluation is under development. During the first mission of the SOS-LUX-LAC-FLUORO-Toxicity-Test on the ISS, a standardized, DNA-damaging radiation source still to be determined will be used as a genotoxic inducer. A panel of recombinant Salmonella typhimurium strains carrying either the SOS-LUX plasmid or the fluorescence-mediating lac-GFPuv plasmid will be used to determine in parallel on one microplate the genotoxic and the cytotoxic action of the applied radiation in combination with microgravity. Either in addition to or in place of the fluorometric measurements of the cytotoxic agents, photometric measurements will simultaneously monitor cell growth, giving additional data on survival of the cells. The obtained data will be available on line during the TRIPLE-LUX mission time. Though it is the main goal during the TRIPLE-LUX mission to measure the radiation effect in microgravity, the SOS-LUX-LAC-FLUORO-Toxicity-test in principle is also applicable as a biomonitor for the detection and measurement of genotoxic substances in air or in the (recycled) water system on the ISS or on earth in general.     

人机显示界面中的文字和位置编码

飞行员在驾驶飞机的过程中需要用到大量的信息,对信息进行合理的编码可以提高驾驶安全性.根据研究的需要,开发一个用于工效实验的作业任务模型.通过测量被试完成作业任务的正确率和反应时间,结合眼动仪测得的眼动数据,分析文字和位置编码对信息辨识的影响,为显示界面适人性设计提供科学依据.实验结果表明:人对文字信息的辨识受到位置编码影响,位置编码方式与视野范围和注意力分配策略相关;中心位置的辨识效率优于边缘位置,左侧位置优于右侧位置;中文信息的辨识效果优于英文信息,实际应用时应考虑母语的影响.      

星载子网1553B总线数据传输与管理

卫星正常运行要求星载子网的数据传输管理需具备可靠性、安全性与实时性,能够在规定的时间内完成传输任务,因此需要设计一种合理的数据传输管理方案来满足要求。考虑到1553B总线的数据传输具备速率高、可靠性好和实时性强等优点,选取1553B总线作为星载子网的数据总线,并提出了一种适用的数据传输管理方案。方案合理设计了星载子网的消息结构、消息种类、组网方式、消息传输机制、消息传输流程、消息传输时隙等。最后通过搭建测试平台对传输管理方案进行测试,测试结果表明此方案传输速率高、误码率低、实时性强,可以满足要求。     

星载子网1553B总线数据传输与管理

卫星正常运行要求星载子网的数据传输管理需具备可靠性、安全性与实时性，能够在规定的时间内完成传输任务，因此需要设计一种合理的数据传输管理方案来满足要求。考虑到1553B总线的数据传输具备速率高、可靠性好和实时性强等优点，选取1553B总线作为星载子网的数据总线，并提出了一种适用的数据传输管理方案。方案合理设计了星载子网的消息结构、消息种类、组网方式、消息传输机制、消息传输流程、消息传输时隙等。最后通过搭建测试平台对传输管理方案进行测试，测试结果表明此方案传输速率高、误码率低、实时性强，可以满足要求。     

基于粒子群算法的绳系卫星展开与回收控制

绳系卫星的展开与回收是绳系卫星应用的基础问题,但通过改变系绳拉力来实现展开和回收的方法尚未得到充分研究.将系绳拉力作为控制力,并在时间域内离散,然后利用粒子群优化算法在整个可行域中寻找满足优化指标的最优值,从而得到控制力的变化规律.该控制方法可以使绳系卫星系统在最小摆动、最短时间等最优指标意义下,迅速展开到平衡位置,同时也适用于绳系卫星的回收.仿真结果表明：该控制方法同基于控制展开与回收速度的控制方法相比,展开和回收的时间短、侧向摆动小,具有一定优越性.