分子污染光学效应试验研究

卫星有机材料放气产生的分子污染是卫星在轨污染的重要来源。分子污染会造成敏感表面光学性能退化甚至失效,因此必须进行评估分析。文章对在卫星真空热试验中,采用光学试片进行污染光学效应测试的数据进行了分析,并且与国内外试验数据进行了比对,发现光学试片测得的透过率损失数据较为保守,分析原因是光学试片污染沉积为液滴状,导致散射损失较大。     

空间光学望远镜在轨建造中的结构机构技术

围绕空间光学望远镜在轨建造中的结构机构技术进行分析,重点包括结构机构相关的关键技术基本概念和技术特点,分别对大型望远镜空间结构拓扑构型优化及模块技术、光机结构机构的高精度展开调整及锁合技术、典型光机元件的在轨增材制造技术、机器人辅助自主精密装配及控制技术进行了技术内涵及先进技术途径分析.最后展望了在轨建造中结构机构技术...     

空间飞行器交会对接相对位置和姿态的在轨自检校光学成像测量算法

空间飞行器交会对接的最后逼近阶段，通常采用光学成像敏感器来测量跟踪飞行器和目标飞行器之间的相对位置和姿态。考虑到飞行器在轨运行期间，CCD相机受空间环境的影响，其内参数会发生变化的实际情况，提出了一种单CCD在轨自检校光学测量方案，其主要特点是飞行器在执行测量任务时，可同时进行相机内参数的自检校。首先根据严格的中心投影共线条件方程，推导出目标飞行器光学特征点坐标和对应的像点坐标与内参数及相对位置和姿态的严格解析关系；然后建立了内参数及相对位置和姿态的解析表达式；提出了目标航天器上光学特征点的布设要求。通过严格的理论分析和数值仿真，单CCD在轨自检校光学测量方案具有可靠性高、精度高、算法易实现、适应能力强等优点。     

分子吸附器在航天器污染控制中的应用研究

文章对分子吸附器这种新型的在轨清除航天器分子污染物的方法进行机理分析,研究分子吸附剂和基底材料的选择方法,探讨分子吸附器的吸收力和有效黏附系数的测定方案等,并简要介绍国内的研究现状,分析国内外的差距,提出发展建议。     

分子污染对卫星太阳电池翼输出功率的衰减研究

分子污染是引起卫星太阳电池翼输出功率衰减的因素之一。用直接模拟蒙特卡罗（Direct Simulation Monte Carlo）方法分析了空间分子污染物的传输过程，采用十组不同的输入参数计算了在轨运行期间分子污染物在某型号卫星太阳电池翼表面的沉积膜厚度，分析了太阳电池翼输出功率的衰减情况。     

多层分子污染膜光学效应建模分析与试验测量

为尽量精确地模拟多层分子污染薄膜对敏感光学元件透射率的影响,采用洛伦兹?洛伦茨公式以及波在分层媒质中的传播建立光学污染效应模型,且在建模过程中考虑过渡层。对比起见,按照ASTM E 595标准进行出气试验,以信号电缆屏蔽线PVC材料外部绝缘层和33+黑色绝缘胶带为污染源,先后沉积在石英和K9光学玻璃表面,用分光光度计和质谱计测量污染薄膜的透射率与污染成分。模型的计算值与试验测量值比较显示,二者符合性较好,验证了模型的有效性。     

基于主动光学的大型空间相机像质校正仿真

针对大型空间相机在轨像质受空间环境影响严重的问题,文章提出利用基于出瞳变形镜的主动光学技术,对大型空间相机在轨波前像差进行校正,以保证成像品质。文章基于主动光学技术原理、光学表面误差表征方法和变形镜数学模型,建立了大型空间相机像质校正全链路仿真模型,并利用有限元分析软件、光学设计软件ZEMAX与编程软件MATLAB,完成了相关仿真实验;对在轨特定工况条件下大型空间相机像质的退化程度和基于出瞳变形镜的主动光学技术的校正能力进行了分析。实验结果表明:经校正后的像质满足设计要求,为基于主动光学的大型空间相机像质校正技术提供了工程应用参考。     

他山之石 可以攻玉——国外卫星在轨操作系统发展分析

卫星在轨操作任务主要包括在轨燃料加注、在轨模块更换、在轨发射、在轨空间碎片清除等。值得指出的是,在轨操作可以针对己方航天器进行,也可以针对敌方航天器进行。能够通过在轨加注延长航天器寿命,也可以利用交会对接和空间机械手技术将敌方航天器拖离目标轨道,具有巨大的商业和军用潜力。     

沸石分子筛对航天器分子污染物的吸附性能研究

针对空间环境中有机污染物沉积在航天器敏感部件上造成相关功能失效问题,提出一种利用沸石分子筛多孔结构在轨清除有机污染物的新方法。研究了真空环境中,Naβ、NaY、13X三种分子筛对某型号电缆真空放气产物的吸附能力,结果表明13X的吸附能力优于其它两种分子筛,饱和吸收率为14.03%。将其作为分子吸附器的吸附材料应用到航天器易污染的部位,将会有效控制航天器在轨运行的污染水平,提高可靠性。     

空间遥感器的热／结构／光学分析研究

作为一个空间遥感器整机热光学（热／结构／光学）集成分析过程，对空间遥感器主要光机结构简化，进行导热特性分析和等效热阻计算；利用软件计算在轨道上典型工况的空间外流热和内热源分布；建立有限元温度场分析模型和结构热弹性分析模型，计算全机稳、瞬态温度场分布，均匀温度和特定温度场下的位移场，得到各光学元件的位移；利用光学分析程度计算的公差计算结果插值计算遥感器光学系统由于光学元件的热致刚体位移（离轴、轴向位移和倾斜）而产生的光学性能变化。     

基于热平衡试验的某空间相机热光学集成分析

为研究某空间相机温度场变化对光学系统性能的影响,利用该空间相机热平衡试验温度测试结果,开展了相机光机主体的热光学集成分析,并依次完成了相机温度场反演、热变形分析、光学系统性能分析,以及热光学分析结果同试验测试结果的对比。结果表明：温度是影响该相机光学系统性能的主要因素之一;将光机主体温度控制在设计值能够最大程度上减小热变形对于相机光学系统性能的影响;而当光机主体温度发生变化时,热变形会使得相机焦面偏离初始焦面位置,因此需要对相机进行合理的温控设计并配合焦面调焦来满足在轨成像的需要。     

空间光学遥感系统全链路仿真与分析

针对空间光学遥感系统全链路仿真中的建模、验模和应用分析的问题,文章依据光学遥感成像机制,将遥感成像链路分为信号链路、传递链路和噪声链路,分别建立了调制传递函数模型和信噪比模型。利用分环节验证和系统精度验证相结合的方法验证模型精度,基于商业设计软件、手册、实验室测试数据等不同形式进行分环节验证,基于仿真数据与在轨成像数据对比来实现系统精度验证。验证结果表明,调制传递函数全链路模型精度优于80％,信号模型精度优于82％。依据验证后的成像仿真模型,开展在轨成像参数调整仿真分析,针对不同季节、不同区域的成像提出在轨增益调整策略。     

空间机械臂技术及发展建议

空间机械臂是一个机、电、热、控一体化的高集成度的空间机电系统。文章概述了国内外该技术的发展情况;论述了空间机械臂在目标监视与观测、在轨试验和建设、行星与深空探测三个方面的任务;讨论了系统构成与功能。结合工程应用,提出了空间生存与性能保持、空间驱动与伺服、空间建标与测量、天地协同控制与示教、地面仿真训练与环境模拟五项关键技术。文章还对我国在该技术领域的发展思路提出了建议,并展望了我国空间机械臂技术的发展前景。     

去型号化接收机地面环境模拟试验充分性验证

为考察针对去型号化接收机的地面各项环境模拟试验是否能充分有效验证在轨工作环境，利用高灵敏度接收机对噪声的敏感特性，选取通道AGC作为环境模拟试验充分性验证参数；根据多台去型号化接收机的地面试验数据，分析多批次接收机的AGC参数一致性，得到去型号化接收机通道参数差异很小的结论；在此基础上，通过对多台高灵敏度接收机在轨AGC数据与地面环境试验AGC数据的比对，明确了由环境差异导致的AGC数值差异范围，可以为后续产品的地面环境试验和在轨飞行提供参考。对多台接收机在轨飞行接收机通道底噪变小的现象进行分析，得到地面环境试验模拟的电磁环境条件比空间电磁环境更恶劣的结论。     

空间辐射环境引起在轨卫星故障分析与加固对策

文章对卫星由于空间辐射环境导致的在轨故障进行了统计;对某卫星数传综合处理器在轨单粒子翻转故障的现象、机理和措施等进行了分析;根据在轨故障案例、实际工程经验和仿真分析,从硬件和软件两方面提出了具体的降低单粒子效应的多种抗辐射加固设计方法,以延长卫星在轨工作寿命。     

在轨模块更换任务动力学与控制仿真系统

航天器在轨模块更换任务的总体仿真是对总体方案进行系统性分析和论证的重要手段。文章基于天基平台在轨模块更换技术的研究,搭建了在轨模块更换仿真演示验证系统,介绍了仿真系统总体架构,建立了包括空间环境、轨道、动力学、控制、电源、测控等各分系统在内的仿真系统。重点对交会对接、在轨模块更换过程涉及的航天器平台及机械臂的动力学特性...     

密封舱内漂浮小球运动规律的数值模拟研究

"天宫二号"空间实验室开展了首次人机协同在轨维修技术试验,机械臂操作终端抓取漂浮小球试验为在轨试验任务之一。为研究漂浮小球与机械臂操作终端运动特性之间的匹配性,文章建立了在轨微重力环境下小球运动的物理模型与数学模型,采用动网格方法对不同小球的运动特性进行数值模拟,得到小球的运动规律,由此确定小球的设计参数范围,作为机械臂操作终端系统方案设计的依据。最终,数值模拟结果与"天宫二号"空间实验室在轨试验数据的对比初步验证了该计算结果的正确性。     

空间光学系统真空热试验污染控制经验综述

真空热试验过程中光学系统可能受到严重污染,因此需制定严格的污染控制措施。文章对NASA、ESA、JAXA 等航天机构的卫星光学系统真空热试验中典型、有代表性的污染控制经验进行了综述,并对我国光学系统真空热试验污染控制提出了若干建议。     

Results of Kirari optical communication demonstration experiments with NICT optical ground station (KODEN) aiming for future classical and quantum communications in space

Bi-directional ground-to-satellite laser communication experiments were successfully performed between the optical ground station developed by the National Institute of Information and Communications Technology (NICT), located in Koganei City in suburban Tokyo, and a low earth orbit (LEO) satellite, the “Kirari” Optical Inter-orbit Communications Engineering Test Satellite (OICETS). The experiments were conducted in cooperation with the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), and called the Kirari Optical communication Demonstration Experiments with the NICT optical ground station (or KODEN). The ground-to-OICETS laser communication experiment was the first in-orbit demonstration involving the LEO satellite. The laser communication experiment was conducted since March 2006. The polarization characteristics of an artificial laser source in space, such as Stokes parameters, and the degree of polarization were measured through space-to-ground atmospheric transmission paths, which results contribute to the link estimation for quantum key distribution via space and provide the potential for enhancements in quantum cryptography on a global scale in the future. The Phase-5 experiment, international laser communications experiments were also successfully conducted with four optical ground stations located in the United States, Spain, Germany, and Japan from April 2009 to September 2009. The purpose of the Phase-5 experiment was to establish OICETS-to-ground laser communication links from the different optical ground stations and the statistical analyses such as the normalized power, scintillation index, probability density function, auto-covariance function, and power spectral density were performed. Thus the applicability of the satellite laser communications was demonstrated, aiming not only for geostationary earth orbit-LEO links but also for ground-to-LEO optical links. This paper presents the results of the KODEN experiments and mainly introduces the common analyses among the different optical ground stations.     

中继卫星在轨动态捕获跟踪试验方法研究

针对中继卫星在轨捕获跟踪高速运动目标的动态性能测试难题,提出了一种基于静止目标（中继卫星地面站）,利用中继卫星姿态连续偏置运动模拟中继卫星与用户航天器之间的相对运动,开展中继卫星在轨动态捕获跟踪测试方法的研究。仿真分析和在轨试验结果验证了该方法的有效性,从而为我国首次天基数据中继试验任务的顺利完成奠定了基础。