我国空间站出舱活动通用设计和实施技术

空间站要达到长期在轨安全、可靠运行要求,必须具备出舱开展维修和组装的能力。文章在对我国空间站出舱活动任务目标分析的基础上,提出了我国空间站组合体系统级出舱活动设计,阐述了空间站出舱活动通用设计和实施技术,例如气闸舱通用过闸技术和机械臂转移航天员技术。最后,总结了从核心舱发射至今我国空间站出舱活动在轨实施情况,并对出舱技术后续在载人登月及光学舱的应用情况进行了展望。     

空间站梦天实验舱总体设计与技术特点

作为空间站主要舱段之一，梦天实验舱主要为各类舱内外载荷的在轨试验提供支持，具有特有的载荷货物进出舱支持和微小飞行器在轨释放支持能力，可全面提升空间站的综合应用效益。梦天实验舱2022年10月31日入轨，入轨后完成了初始状态设置、在轨测试和多次货物进出舱任务，各项功能正常，各项指标均满足要求。回顾梦天实验舱研制历程，概述梦天实验舱总体方案，总结其主要技术特点及创新点，介绍在轨测试及运行情况。     

航天科技集团总结天宫一号在轨飞行任务

9月30日,中国航天科技集团公司召开“天宫一号在轨飞行任务”系统级评审会,审议通过了《天宫一号在轨运行任务总结》,认为天宫一号在两年寿命期内飞行结果满足工程总体要求,在轨飞行任务取得圆满成功。会议就天宫一号的飞行任务执行情况和主要技术成果等方面进行了汇报,总结了天宫一号的发射及在轨测试阶段主要飞行事件及执行情况、平台功能验证等功能。天宫一号探索并建立了适应多飞行器在轨并行管理、技术状态新、接口关系复杂、协同性高、决策实时性强等要求的联合飞控管理模式,实现了在轨运营全过程“统一组织、统一调度、统一监视、统一决策、统一确认”,为空间实验室和空间站的研制奠定了坚实的基础,标志着中国实现了载人航天“三步走”战略的第二步第一阶段任务。     

“天宫一号”目标飞行器信息管理策略

“天宫一号”目标飞行器信息系统作为目标飞行器的重要功能系统,主要完成目标飞行器内部信息管理以及与地面和载人飞船的通信管理,确保目标飞行器的健康和稳定运行,支持目标飞行器各项任务的完成。文章对"天宫一号"目标飞行器信息系统的信息管理策略进行了概述,包括信息管理需求、设计原则、系统组成、主要技术特点以及可靠性安全性设计。“天宫一号”目标飞行器信息系统的信息管理策略经过首次无人和有人交会对接任务验证,满足任务要求,为后续空间站信息系统详细设计奠定了基础。     

空间机械臂在轨维护任务规划与验证研究

随着我国空间站建设和载人航天计划的进一步实施，航天员舱外活动将成为实现复杂空间操作的重要任务。为了确保航天员在轨维护空间机械臂的任务规划切实可行与工作效率，需要将航天员在轨维护流程、工具装置操作过程进行仿真分析与地面试验验证。航天员在轨维护空间机械臂的任务是系统性工程，涉及维修流程设计、备件转移、航天员操作空间分析和操作能力分析等多方面内容。以航天员舱外维护空间机械臂为背景，建立空间站运营中航天员在轨维护机械臂的任务规划与验证系统，验证航天员可达性及维修过程可操作性分析，评估航天员在轨维护梦天舱机械臂任务设计的合理性，为后续开展航天员舱外活动训练与实施提供理论依据。     

空间站在轨密封检漏技术研究

空间站除了在地面需要进行充分的总装检漏试验之外,还必须进行在轨运行时的密封检漏,这对于保证航天员的安全和飞行任务的成功非常重要。文章提出了空间站总漏率实时监测技术、空间站结构泄漏点定位与定量检测技术、航天员舱外检漏技术,以及空间站结构泄漏堵漏技术的具体方案和技术途径,并对关键技术做了比较充分的分析。该系统技术的研究与发展能为空间站的在轨泄漏检测提供可靠的保障。     

“天和”核心舱入轨 中国空间站进入建造阶段

正2021年4月29日,随着"长征"五号B运载火箭将中国空间站"天和"核心舱顺利送入太空,中国空间站拉开建造大幕。按照空间站建造任务规划,2021-2022年我国将接续实施11次飞行任务,包括3次空间站舱段发射、4次货运飞船发射和4次载人飞船发射,并于2022年完成空间站在轨建造,实现中国载人航天工程"三步走"发展战略"第三步"的任务目标。中国空间站:开启载人航天新的里程碑(一)三舱结构构筑安全舒适的"太空之家"作为人类历史上规模最大的航天器,空间站是一种在近地轨道长时间运行,可满足航天员长期在轨生活、工作及地面航天员寻访的载人航天器,代表了当今航天领域最全面、最复杂、最先进和最综合的科学技术成果。     

空间站实验舱对接与转位机构分系统技术及研制

受运载工具运载能力的限制，大型空间站须在太空对接组装。对接与转位机构在空间站组建过程中具有关键作用，用于实验舱与核心舱的对接及转位，实现空间站实验舱的组装。空间站实验舱对接与转位机构分系统是实施对接与转位任务的主动端，为复杂的空间机电热一体化机构产品，在正常模式下，由主动端实施分系统所有动作。在研制过程中，分系统充分论证系统方案，集中攻克关键技术，充分试验产品样机，并先后在轨圆满完成了实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ的对接与转位任务。论述空间站实验舱对接与转位机构分系统的研制技术，对后续空间机构产品研制具有启示作用。     

动态新闻

<正>天宫一号完成在轨巡检将继续开展相关试验据中国航天科技集团公司网站2014年5月9日报道,日前,天宫一号顺利完成拓展任务阶段第二次平台设备的在轨巡检工作。科研人员对巡检期间下行遥测数据判读的结果表明,天宫一号在轨运行状态稳定,各项指标测试正常。目前天宫一号已在轨运行927天。按照工程总体统一安排,后续工作将继续开展科学试验和飞行器平台试验,充分发挥天宫一号运行潜力,提高载人航天工程的综合效益。     

美国航空航天局机器人在轨加注任务简析

<正>美国航空航天局(NASA)2018年6月20日报道,其机器人在轨加注任务(RRM)在肯尼迪航天中心完成了第三阶段一系列关键试验,为后续在"国际空间站"演示验证、应用相关技术奠定了基础。广义上的在轨加注,是指通过直接传输或模块更换等方式的在轨操作,使目标航天器具有正常的推进系统功能。美国一直致力开发机器人在轨燃料加注技术与能力,该项技术成熟后,有望增强航天器在轨机动能力,延长其寿命,并为后续"重     

国际空间站物资管理系统的发展趋势及建议

详细介绍国际空间站物资管理系统技术应用与发展现状,重点介绍物资管理系统采用条形码识别技术进行在轨物资识别、管理的现状。同时,简要介绍美国宇航局采用射频识别技术进行物资自动识别与定位的发展趋势与应用现状。最后,提出在我国空间站、载人登月舱等长期驻留任务中,建立物资管理系统的技术途径和若干建议。     

小型空天飞行器制导导航与控制系统方案

针对地面垂直发射、可长时间在轨运行和轨道机动、再入稠密大气层并水平着陆在机场跑道上的小型空天飞行器,研究其制导导航与控制系统方案.分析其在轨运行、离轨、再入、末端能量管理、自主进场着陆、地面滑跑等各阶段的制导、导航与控制系统任务需求,根据任务需求提出相应的制导导航与控制系统组成方案,并阐述制导导航与控制系统的工作原理.理论分析结果表明,提出的制导导航与控制系统方案满足飞行器各阶段的任务需求,合理可行.     

美国研制机器人飞行器

美国国防部五角大楼一研究机构已着手研制小型机器人来为美国的在轨间谍卫星和在轨空间平台服务。美国防部先进研究项目战术技术办公室的主任戴维德·威兰说:“该项目被称做是轨道特快,用来提高服务于国家安全用卫星的机动性,由于其体积较小、数量众多,很难被对手跟踪,因此有很好的应用前景。”该机器人飞行器能够在轨道上长期工作,能够从轨道的隐藏处或空间站上提取燃料、电子设备和各种物资,实现与间谍卫星等空间平台的对接,加注燃料和进行在轨维修任务。该自动     

欧洲研制的自动转移飞行器

１９９５年１０月，在图卢兹召开的欧洲航天局（ＥＳＡ）部长级会议上，ＥＳＡ成员国批准了作为欧洲参加国际空间站计划一部分的自动转移飞行器（ＡＴＶ）的研制。它将成为一种维护及后勤保障飞行器，为空间站定期提供再补给。ＡＴＶ将于２００３年初投入实用，到２０１３年完成大约８次或更多的维护飞行任务。这主要取决于空间站的寿命是否延期。ＡＴＶ将成为欧洲分担国际空间站公共运行费用的工具。     

中国成功实现神舟八号与天宫一号交会对接

11月3日凌晨01时36分,在轨运行30圈的神舟八号飞船和在轨运行541圈的天宫一号目标飞行器,在距离地面高度为343公里的轨道上成功地实施了交会对接,实现两航天器刚性连接,形成组合体。组合体飞行由目标飞行器负责控制,飞船处于停靠状态,组合体设备工作正常,各项在轨试验进展顺利。     

空间站机械臂任务规划方法

任务规划技术是航天任务执行过程中的核心关键技术,针对空间站机械臂的外自主行为受限、行为多样、分支众多,存在多类型约束以及多资源条件限制等特点,对空间站机械臂任务规划方法进行研究。对任务需求进行分析形成月事件,地面工程师给出将任务分解为子任务的建议,将月事件分解为具有逻辑关系的飞控事件,飞控事件集合描述了航天器不同的行为及不同模式下的行为,每一个模式下的飞控事件由控制动作或控制动作序列构成,建立了分层规划对象模型。同时,构建状态空间集合描述时变的器上状态和状态值,在飞控事件层和控制动作序列层建立状态推理模型。采用多约束逻辑表达式对联合约束进行描述,将运动飞控事件进行归一化设计。在时间的调度和资源条件限制下在规划器中进行迭代求解,生成地面控制动作序列,实现任务目标并用于任务实施。在空间站机械臂在轨任务中验证了该方法的正确性和高效性。     

空间站在轨组装的微纳卫星模块化设计与集成方法

针对空间站在轨组装微纳卫星的特点,提出了一种面向空间站站内人员在轨组装的微纳卫星模块化设计与集成方法,此方法提供了基于标准结构板与模块定位销的空间站内微纳卫星装配方案,与现有模块化集成设计技术相比,得益于良好的上行力学环境,卫星结构、功能模块无需高强度结构设计,组装的卫星更轻巧;具有在空间站失重环境、工具有限条件下宇航员快速便捷完成模块装配、连接、去除、增加、更换等各种操作的优点;采用开放式组装架构,扩展性强,可根据任务需求,实现不同功能微纳卫星的更快组装、部署.可为我国空间站在轨组装及部署微纳卫星提供设计参考,有效降低空间站在轨组装难度和工作量.     

在轨操控机器人拓邻域搜索三维路径规划

针对空间在轨操控机器人在桁架式空间站执行操控任务时,需要在桁架间自由穿行且时刻与空间站保持接触的任务特性,提出基于拓邻域搜索蚁群算法的三维全局路径规划方法.该方法首先建立桁架式空间站的三维栅格模型;充分考虑机器人穿行时的包络约束和操控时的接触约束,在路径规划和轨迹搜索前对被操控对象的三维栅格模型进行预处理和修正,缩减路...     

随机扰动下的航天器姿轨保持自抗扰控制

空间飞行器在轨运行过程中除受空间摄动外，还因飞行器任务需要产生随机扰动力和扰动力矩。针对空间飞行器受随机扰动产生的耦合运动控制问题，提出了利用自抗扰方法进行轨道保持和姿态稳定的控制方法。通过引入二阶线性扩展状态观测器，对系统总扰动和状态进行观测。结合PD控制方法结合总扰动前馈补偿，克服空间主要摄动及飞行器本身产生的随机扰动，实现轨道保持和姿态稳定。仿真试验结果表明:该方法可以有效克服总扰动的影响，实现姿轨协同控制。     

国外航天器推进剂在轨吹除技术跟踪研究

受大气阻力的影响,空间站长期在轨的轨道维持需要消耗大量的推进剂,因此有必要进行推进剂补给。而补给结束后的管路内残留推进剂在轨吹除,是保障空间站任务安全的必要条件。文章对国外航天器液体真空排放的研究现状进行了跟踪,重点就液体温度、压力、饱和蒸气压、液体中气体含量以及喷口尺寸外形等因素对液体排放特性的影响进行了分析和评价。在国外跟踪调研的基础上,对我国开展空间站推进剂在轨吹除的研究提出了启示。