深空探测先进电源技术综述

先进电源技术是保障深空探测任务顺利进行的前提和基础。在梳理我国后续深空探测任务(月球极区探测、小天体探测、火星探测、木星探测等)对电源系统需求的基础上,对涉及空间应用的电源技术(化学能、太阳能、同位素及空间核反应堆电源)进行概述;针对深空探测对电源系统的需求特点,分别阐述了锂离子蓄电池、太阳能电源、钚-238放射性同位素电源和空间堆核反应电源的特点、发展简史、在深空探测中应用限制及发展建议,重点分析了钚-238同位素电源和空间核反应堆电源技术的关键技术、应用情况及应用前景,为深空探测先进电源技术的长足发展提供参考。     

我国深空探测任务电源系统发展需求

针对我国后续月球极区探测、小天体探测、火星探测、木星系探测深空探测重点任务,在梳理分析每个探测任务约束的基础上,提出电源系统的具体需求;对上述4个方向的深空探测任务的电源系统需求进行归纳总结,提出我国后续深空探测任务的电源系统主要发展建议,具体包括宽温度和光强适应性、抗辐照的太阳电池阵,轻小型智能化的电源控制装置,高功率密度的电源系统MPPT拓扑;最后对同位素温差发电技术进行了发展展望,为后续深空探测电源系统研究和设计提供参考。     

空间核动力在深空探测中的应用及发展综述

在概要介绍空间核动力发展历程的基础上,总结了同位素热/电源、核反应堆电源、核推进在深空探测领域的应用情况和相关发展情况,并讨论了空间核动力的安全问题。对未来空间核动力在深空探测中应用面临的技术问题进行了展望。     

美载人月球／火星探测核动力火箭方案

美航宇局(NASA)刘易斯研究中心公布了该中心技术小组研讨的载人月球、火星探测用核动力航天器的概要。该中心对它过去的核热动力法作了更为深入的研究,因此,这一研究方案得到了NASA本部、约翰逊空间中心以及担任空间探测研究局局长M.格里芬等的高度评价。 1.舱体结构是一个可重复使用的系统刘易斯研究中心研讨的航天器,使用了推力为0.33MN核热推进发动机,舱体结构是一个完全重复使用型的系统。直径10m、长约50m的重复使用型月球探测器不仅可用于月球探测,而且可用于火星探测。作为往返于月球的航天器,在轨道器上装配有月球着陆舱,可搭乘航天员和搭载补给物资,往     

中国深空探测领域发展及展望

正深空探测一般指对月球及以远的地外天体进行空间探测的活动。20世纪50年代末,人类开启了深空探测的序幕。迄今为止,已发射深空探测任务超过240次,对太阳系内包括月球、行星、彗星、太阳等天体进行了探测,飞行最远的探测器距离地球超过200亿千米。通过深空探测,取得了大量科学探测和技术成果,拓展了人类对太阳系和宇宙的认识,推动了空间技术的进步。中国的深空探测起步于月球探测,按照探月工程"绕、落、回"三步走的任务规划,自2003年启动探月工程一期研制以来,已成功实施了4次探测任务;并正在按计划进行月球和火星探测任务的研制工作,即将在今后3年内发射实施。与此同时,正在论证后续月球、小天体、     

苏联新的行星飞行计划

据访问美国约翰逊空间中心的苏联科学家说,苏联将扩大它的行星飞行计划,制定探索月球及深空其它天体的新计划。新的行星飞行计划包括:在近15年内,苏联打算首次进行月球极轨道的飞行;首次在一颗火星的卫星上放置着陆器;首次探测一颗小行星;还将研制新的金星飞行探测器。苏联科学家对上述新飞行计划的内容做了如下介绍:     

中国未来将实施四次重大深空探测任务

<正>中国的深空探测正由月球挺进更深远的宇宙。新华社记者从国家航天局获悉,我国未来深空探测工程将实施四次重大任务。这四次任务分别是:2020年发射首个火星探测器,一次实现火星环绕和着陆巡视探测;实施第二次火星探测任务,进行火星表面采样返回,开展火星构造、物质成分、火星环境等科学分析     

2016年国外空间探测发展回顾

全球空间探测活动经历半个世纪的发展,正日益步入稳步和快速发展阶段.2016年主要航天国家继续在空间探测技术和科学研究方面取得新的突破和成就,全球共进行了2次新的空间探测器发射,另有1个空间探测器结束任务使命.目前,全球共有32个空间探测器在轨工作或在飞行之中.按照探测目标的不同,分别是火星探测器8个、月球探测器4个、小行星探测器5个、金星探测器1个、木星探测器1个、土星探测器1个、冥王星探测器1个、太阳探测器6个、行星际探测器2个、深空技术试验器1个以及地球以远深空望远镜2个.按所属国家划分,32个在轨飞行的空间探测器分别是美国20个、欧洲5个、日本4个、中国2个和印度1个.     

美载人月球/火星探测核动力火箭方案

美航宇局(NASA)刘易斯研究中心公布了该中心技术小组研讨的载人月球、火星探测用核动力航天器的概要。该中心对它过去的核热动力法作了更为深入的研究,因此,这一研究方案得到了NASA本部、约翰逊空间中心以及担任空间探测研究局局长M.格里芬等的高度评价。 1.舱体结构是一个可重复使用的系统刘易斯研究中心研讨的航天器,使用了推力为0.33MN核热推进发动机,舱体结构是一个完全重复使用型的系统。点径10m、长约50m的重复使用型月球探测器不仅可用     

远征火星 中国火箭准备好了

<正>时下,"探火"是一个非常热门的顺利进入火星椭圆轨道一事,引起了话题。前不久,印度PSLV-XL火箭世界各国的广泛关注。根据深空探测发射的"曼加里安"火星轨道探测器发展路线图,我国在加紧实施月球探测任务的同时,即将踏上全面探索深空奥秘的历史征程,包括火星在内的多个深空探测任务将逐步推进。随着我国探月工程的圆满实施,中国运载     

空间探测用半导体温差发电系统

核热半导体温差发电器是目前空间探测器常用的电源系统,特别是对于那些远离太阳的空间探测器,这种装置是目前唯一实用的供电系统。它作为空间探测器不可缺少的关键部分,以及在可以预见的未来空间探测中起着的重要作用,一直是美国航空航天局(NASA)空间计划中的一个重要研究项目。文章将介绍这种电源系统的基本结构、主要特点及其应用。     

空间核动力源的安全性研究进展

同位素热/电源以及空间核反应堆在深空探测任务中有重要应用。通过调研其技术特点以及国际上针对核能空间应用安全性的相关规范,研究了其空间安全性规范的法律法规。以ALRH(Apollo Lunar Radiosotope Heater,阿波罗月球任务同位素热源)、GPHS(General Purpose Heater Source,通用型热源)、LWRHU(Lighted Weighted Radiosotope Heater Unit,轻量放射性同位素热源)、MMRTG(Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator,多任务型放射性同位素电源)等同位素热/电源及俄罗斯热离子空间反应堆电源(TOPAZ-II型号)为例,结合美俄开展的同位素热/电源的系列安全性试验,重点关注了不同型号的试验及分析技术细节,并分析了同位素热/电源的空间应用安全评价方法,可为开展相关研发提供技术参考。     

Vision and Voyages for Deep Space Exploration

More than 50 years of space exploration has not only satisfied human curiosity and built up international cooperation, but also improved life on Earth. Space exploration is an open-ended process which started 50 years ago. It enables access to unknown terrains with robots and humans, thereby opening new frontiers. Progress of goal deep space exploration was reviewed. China's current deep space missions are also briefly introduced. Focused on the vision and voyages for China's deep space exploration in 5 or 10 years. Like the Chinese Lunar Exploration Program (CLEP), we embark on a journey to Mars. We will spend few decades on Mars with the robotic explorers. Unlike CLEP, scientists proposed to build Moon research station by 2030.      

深空探测中的钚-238同位素电源

钚-238同位素电源(钚-238 RTG)能够在恶劣环境下长时间自持运行,供电的同时还能提供热能,是深空探测任务的理想能源。首先对温差型钚-238 RTG发电原理和基本结构进行了阐述,介绍了国内外钚-238 RTG应用历史和发展趋势,进而梳理出了钚-238 RTG研制关键技术,然后结合国外钚-238 RTG研制技术状况及未来深空探测需求,对上述关键技术进行了分析和讨论,从而可为我国钚-238 RTG技术发展及其工程应用提供参考。     

深空探测推进技术发展趋势

推进技术是制约深空探测能力的重要因素,由于深空探测航天器自身特点和任务需求的多样性,对推进系统类型的要求也不尽相同,需要在推力、比冲、功率、重量等关键指标选择方面进行综合衡量。对当前和未来适用于深空探测任务需求的几种典型空间推进技术的发展情况进行了阐述,包括混合模式推进技术、太阳能电推进技术、空间核电推进技术、帆类推进技术等,介绍了这些技术的研究进展和应用情况,并对后续应用进行了展望,为我国深空探测推进技术发展提供参考。     

空间飞行器电源系统的现状及展望

本文反映了国际上飞行器电源系统的历史和现状;介绍了太阳电池阵、蓄电池联合电源系统,放射性同位素电源和核反应堆的空间应用可能性,以及潜在的危险因素;并对未来进行了展望。     

Spectral composition of light and plant productivity.

Among other problems the Institute of Biophysics is working on the development of physiological and fundamental aspects of intensive light cultivation of higher plants. These technologies can be used in life support systems for stationary space station such as a Lunar base, a planetary base or a large orbital station. The source of energy may be the Sun or a nuclear reactor. In certain conditions, such sources of energy allow the use of a very broad range of irradiance of plants, in particular in the light energy range up to 2-3 times the solar energy (up to 100-1200 W/m2 PAR). Our Institute was the first to show that under such a high irradiance, some plants (radish, wheat, for example) can actively photosynthesize and exhibit high productivity on a sowing area basis. These results were later confirmed in the laboratory of Prof. Salisbury (USA).     

深空探测太阳电池阵应用及关键技术分析

从1958年启动月球探测活动至今,经过几十年的发展,人类在深空探测领域取得重大成果。本文首先介绍地内行星、地外行星与登陆探测等领域探测器用太阳电池阵技术的应用情况,同时结合地内行星探测、地外行星探测与登陆探测任务所面临的不同空间环境特点对航天器太阳电池阵进行关键技术分析,梳理深空探测任务对太阳电池阵不同的技术需求及其所需解决的关键问题,从中得出未来深空探测太阳电池阵技术的趋势是将向更高效率太阳电池阵、环境自适应技术、高重量比功率、高体积比功率的方向发展。     

月球基地能源系统初步研究

建设月球基地、深入开展月球探测是后续深空探测发展的必然趋势,能源系统是维持月球基地正常工作的基本条件。结合月球基地能源需求和月面环境特点,确定了能源系统的基本要求;对比分析了各种能源类型的特点及应用前景,明确了初级阶段月球基地能源系统应以太阳能的利用为主要方式,核心技术是解决太阳能的高效存储问题;通过储能技术的分析,提出了热化学制氢结合氢氧燃料电池及光伏发电装置的能源系统方案,并对系统设计的关键技术进行了分析,相关内容可为月球基地的深入论证及其能源系统的具体设计提供借鉴。