科技成果

高压直流继电器的研制取得突破 据中国航天新闻网2009年11月11日报道，近日北京航天微机电技术研究所承制的火箭股份创新基金项目——270V高压直流继电器研制取得突破性进展。样机的各项性能指标均达到国际先进水平，尤其是高温时的寿命大大优于国外同类产品。这标志着我国初步具备了高压直流供电的配套能力。据了解，随着现代火箭技术自动化、智能化、小型化、轻量化要求的迅速提高，采用高压直流供电已经成为必然趋势。目前，该项目所取得的成就已经得到有关用户的认可。     

无线供电模式在微小卫星供配电上的应用前景

针对微小卫星供配电体制，对两种无线供电模式，即卫星进行空间太阳能电站微波能量接收增加整星电能和卫星采用内部无线供电提供灵活结构、平台减重的可行性方案，进行适应性分析。     

空间太阳能电站用于热带气旋调控初探

为了减少热带气旋（TC）灾害，针对空间太阳能电站（SSPS）可用于主动调控热带气旋的创新应用，文章从美国气象学家Ross N. Hoffman已做的数值模拟出发，初步探讨了用空间太阳能电站调控热带气旋的三大关键技术。研究综述结果可概括为三大关键技术：针对TC调控数值模拟技术的有效性和准确性，SSPS主流设计的微波热辐射系统，激光诱导云播种系统。研究结果说明SSPS调控TC可行且能达到如下目标：减少灾害损失；降低数万人痛苦；发电。     

空间高压发电输电及无线能量传输试验验证方案

面向未来的MW级及GW级空间太阳能电站发展，针对空间高压大功率发电输电技术和大功率无线能量传输技术空间验证需求，初步设计了百千瓦级高压发电输电及无线能量传输试验在轨验证方案，提出试验验证的必要性、验证目标、系统组成、技术指标及试验过程，并且对试验验证的关键技术进行分析，为后续开展深入研究提供参考。     

某减压阀高压冲击超调问题仿真分析与试验研究

针对某正向卸荷式气体减压阀高压冲击时出口压力超调和振荡现象,通过AMEsim仿真软件建立减压阀以及增压系统的仿真模型,对比分析了阀芯开度、限流圈、管系对出口压力的影响,确定了以减小阀芯开度和增加阀前限流圈的综合技术措施减小出口压力超调和振荡。通过单机高压冲击试验和整机试车考核,改进后的减压阀出口压力建压平稳、无超调现象、无明显振荡,解决了工程研制问题。本文研究结果表明,减小减压阀阀芯开度、在阀前增加限流圈的技术措施,对于提升减压阀抗高压冲击能力具有一定的通用性,对其它超高压气体减压阀设计具有指导意义。     

新型大尺度空间微波功率发射阵列的考虑

以空间太阳能电站为应用代表的微波功率传输系统中，微波功率发射阵列是其中的核心组成部分。为保证特定传输距离限制下的波束收集效率，目前国际上多种空间太阳能电站方案中收发天线口径都达到了km级以上。在空间构建大尺度的微波功率发射有源相控阵，面临的主要问题有：发射阵列电性能的高要求、发射阵列折叠状态的总体积限制、大功率发射阵列的热控问题。针对这些问题，文章提出了新型大尺度空间微波功率发射阵列的一些研究及设计考虑，主要包括大尺度阵列同源分发倍频的频率分配方案；高效率高集成功率发射组件技术；大尺度阵列相位同步与误差自校正技术；低剖面天线结构及型面误差补偿技术；大型天线3D打印在轨建造方案设想以及空间微波功率发射阵列热控新思路等。文章提出了新型大尺度空间微波功率发射阵列3个方面的6个主要问题，可为空间太阳能电站系统提供可优化、开放性的设计与发展思路。     

基于星载应用的低压大电流电源技术概述

文章针对卫星对低压大电流的供电需求展开分析；从卫星的供电架构的发展现状、发展趋势以及未来需求出发，调研当前卫星供电架构的发展现状，总结卫星供电架构的特点，并针对低压大电流的供电需求，对其所需电源的结构、原理、特点进行分析，为星用低压大电流电源的研制提供研究方向与技术参考。     

面向装配验证的卫星电缆数字化技术研究

针对复杂电缆装配,局促区域电缆装配,高压、刚度大电缆的装配,以及下厂装配模式等存在于通信卫星电缆数字化装配验证的4个方面主要问题。文章提出面向装配与验证设计(Design For Assembly and Verification,DFAV)的电缆网数字化研制方法,将装配、验证工作提前,开展协同设计工作。该方法包括四个部分,针对复杂电缆设计装配工作,提出电缆设计后即开展验证工作的方法,从源头优化电缆设计,从而简化电缆;针对局促区域电缆装配问题,采用电气化的电缆来进行电缆仿真;针对高压、刚度大电缆提出基于设计要素的电缆设计来解决此类电缆的装配;针对下厂装配模式问题,明确表达方式,优化下厂模型。通过对该方法进行验证,结果表明:此方法适用于卫星电缆数字化研制,可提升通信卫星面向生产装配的设计能力,设计验证效率提升60%以上,软件设计正确率为100%,输出效率提高90%以上,可推广使用。     

空间电推进应用及技术发展趋势

充分调研分析了国外空间电推进技术及典型应用情况,详细介绍了电推进在GEO卫星位置保持和轨道转移、深空探测主推进、中低轨道航天器无拖曳控制与高精度姿态控制、空间太阳能电站轨道维持等领域的空间应用情况。对电推进在国内不同领域的应用需求进行了分析,包括GEO卫星位置保持和全电推进、近地小行星探测等深空探测主推进、低轨航天器无拖曳控制和轨道维持、(超)低轨小卫星编队飞行及(微)小卫星精确轨道控制和空间太阳能电站轨道维持等任务。电推进技术正朝着高功率、大推力、低功率、微小推力、宽功率范围推力连续可调、高比冲、长寿命和多模式方向发展。针对电推进在不同应用领域的需求及电推进技术发展方向,提出了我国未来20年拟开展的电推进技术研究项目。     

21世纪的数字电缆系统

目前使用光缆通信与图象编码技术的数字电缆系统成为能为家庭提供含有图象的大容量信息和适应双向通信环境的经济网络已经引人们的极大关注，美国商务系统技术已趋于成熟，它不仅能提供设备，而且还能以综合系统参与设计，另外，为了普及商用系统，满足标准化、指令、成本及性能等关键条件要求的设备的是十分需要的，于晃根据社会发展的需术，研制了亮频服务器，电缆调制解调器、ＳＴＴ机顶盒终端，此外还叙述了系统中数字化的技术发展趋势。     

Study on Multi-Rotary Joints Space Power Satellite Concept

The Space Power Satellite(SPS) would be a huge spacecraft capturing the power of solar radiation in space and to supply electric power to the electric grid on the ground. The SPS concept was proposed by Dr. Peter Glaser in 1968. SPS have been studied now for exactly fifty years by many scientists in various countries. It has been regarded as one of the most promising energy projects of the future and has been attracting more attention in recent years. More and more Chinese scholars and experts are paying attention to the development of SPS. Due to the huge size, immense mass and high power of such a satellite system, there are many technical difficulties which exist to realize SPS. In this paper, recent SPS research and development activities are reviewed first. Various SPS concepts are analyzed and compared. The primary scheme of the Multi-Rotary joint SPS(MR-SPS) is described. The main feature is that the huge solar array comprising many separate small solar sub-arrays and each solar sub-array has two middle power rotary joints. So, the most challenging technology, the high-power rotary joint, is simplified by using many middlepower rotary joints hence the possibility of a single-point failure of a single rotary joint is avoided. This enables easy assembly of the modular solar arrays. Finally some key technologies of MR-SPS are analyzed.     

嫦娥四号中继星供配电分系统可靠性设计与验证

针对嫦娥四号中继星的轨道特点、在轨工作模式和任务要求,供配电分系统采用半调节母线拓扑结构和电源调节与配电控制一体化的方案实现了集成化、轻量化设计需求。重点识别了供配电分系统可靠性设计的关键要素,从供电可靠性、能源安全性和在轨能源管理等方面进行分析和设计,并进行了充分的地面专项验证试验。通过在轨多种工况考核和遥测数据分析可知,供配电分系统工作正常,满足设计要求。     

国外中继卫星对航天器交会对接的测控通信支持

中继卫星系统的天基测控通信是近代航天技术的重大突破,它能够有效地满足航天器交会对接的测控通信需要。文章分析了美国＂跟踪与数据中继卫星系统＂（TDRSS）和欧洲＂阿特米斯＂（ARTEMIS）中继卫星对＂自动转移飞行器＂（ATV）与＂国际空间站＂（ISS）交会对接任务的测控通信支持,总结了国外中继卫星系统支持航天器交会对接...     

空间太阳能电站构想及其相关技术的发展

文章介绍了太阳功率卫星（SPS）的发展背景、基本原理和系统构成,分析了实现SPS的主要技术条件。通过分析目前国际上建设SPS所开展的实验及其相关技术的发展,以期对中国未来发展空间太阳能电站技术提供借鉴。     

面向航空航天应用的太赫兹真空电子学源

太赫兹（THz）科学与技术是近年来国际学术研究的前沿和热点,而THz辐射源则是制约THz科学与技术发展的关键因素之一。基于真空电子学的THz源具有功率大和效率高等优势,特别是扩展互作用器件（EIO／EIA）、返波振荡器（BWO）、行波管（TWT）等都可发展为紧凑型的THz源,适合机载和星载平台应用;而回旋电子器件和自由电子激光等则具有高功率的优势,在陆基或海基平台上具有重要的应用潜力。文章在介绍THz波在航空航天领域相关应用的基础上,着重介绍了各种THz真空电子学源的发展水平。     

美国小行星俘获任务及其启示

小行星俘获(ACR)任务是美国Keck空间研究中心发起的一项深空探测任务。该任务计划选定一颗近地小行星,通过口袋式抓捕系统对其实施抓捕,并于2025年左右将其带回近月空间。文章介绍了ACR任务的内容和系统设计,具体包括:航天器总体构型、抓捕分系统、探测识别分系统和控制与推进分系统;对小行星抓捕的目标探测与识别、旋转匹配、抓捕、消旋、轨道转移等核心操作。基于ACR任务,提出了空间目标俘获技术的需求与应用、抓捕航天器系统设计的启示;基于我国目前的技术研究情况,总结分析了发展空间目标俘获任务所需的关键技术,如大功率柔性太阳翼、长时间大范围轨道机动、目标探测与识别、快速机动、目标抓捕与消旋。     

模块航天器间激光无线能量传输系统方案设想

模块化航天器是未来航天器发展的重要方向,模块航天器之间的能量传输是实现模块化功能应用的关键技术。文章针对模块化航天器系统能量分配需求,对无线激光能量传输技术进行了研究。阐述了无线激光能量传输系统的功能组成,建立了系统框架模型,分析了系统的关键技术,并对系统各组成模块进行了初步设计。在此基础上对激光传能系统进行了试验验证,获得了理想的光电转换效率。文章的研究成果可为我国模块航天器的发展提供技术支持。     

模块化多旋转关节空间太阳能电站方案设计

文章基于多旋转关节空间太阳能电站（MR-SPS）方案，以降低远距离高压电力传输技术难度为核心，提出一种更新的模块化多旋转关节空间太阳能电站概念。该方案在分布式太阳电池分阵和多导电旋转关节基础上，对于微波发射天线阵也进行了模块化设计和分布式布局，实现了太阳电池分阵和微波发射天线分阵的一一对应，形成多个独立的太阳能发电与能量传输模块，通过模块的扩展实现整个空间太阳能电站。该方案大幅简化了空间电力传输与管理的复杂性和在轨组装的难度。同时各个模块完全独立，组装后即可单独工作，也提高了系统的可靠性。     

European Sail Tower SPS concept

Based on a DLR-study in 1998/99 on behalf of ESA/ESTEC called “System Concepts, Architectures and Technologies for Space Exploration and Utilization (SE&U)” a new design for an Earth-orbiting Solar Power Satellite (SPS) has been developed. The design is called “European Sail Tower SPS” and consists mainly of deployable sail-like structures derived from the ongoing DLR/ESA solar sail technology development activity. Such a SPS satellite features an extremely light-weight and large tower-like orbital system and could supply Europe with significant amounts of electrical power generated by photovoltaic cells and subsequently transmitted to Earth via microwaves. In order to build up the sail tower, 60 units - each consisting of a pair of square-shaped sails - are moved from LEO to GEO with electric propulsion and successively assembled in GEO robotically on a central strut. Each single sail has dimensions of 150m × 150 m and is automatically deployed, using four diagonal light-weight carbon fiber (CFRP) booms which are initially rolled up on a central hub. The electric thrusters for the transport to GEO could also be used for orbit and attitude control of the assembled tower which has a total length of about 15 km and would be mainly gravity gradient stabilized. Employing thin film solar cell technology, each sail is used as a solar array and produces an electric power in orbit of about 3.7 MW_e. A microwave antenna with a diameter of 1 km transmits the power to a 10 km rectenna on the ground. The total mass of this 450 MW SPS is about 2100 tons. First estimates indicate that the costs for one kWh delivered in this way could compete with present day energy costs, if launch costs would decrease by two orders of magnitude. Furthermore, mass production and large numbers of installed SPS systems must be assumed in order to lower significantly the production costs and to reduce the influence of the expensive technology development. The paper presents the technical concept and an economic assessment as well as results of a recent solar sail deployment ground demonstration at DLR's facilities in Cologne.     

无线输电技术与卫星太阳能电站的发展前景

文章简要叙述了无线输电和卫星太阳能电站的概念,特别强调了无线输电技术和建造卫星太阳能电站的科学技术意义和深远的战略意义;扼要介绍分析了国外在该领域的研究进展;概括叙述了建造卫星太阳能电站的技术经济性及科技界共同关心的几个问题;充分肯定了它的科学技术研究价值、应用前景和未来所带来的巨大的社会经济效益。