基于航天员自主识别与控制的回收着陆模式研究

为解决由于载人飞船回收着陆分系统自身故障导致无法启动回收着陆工作程序的问题,文章提出了一种基于航天员自主识别、判断和控制的回收着陆新模式。首先从手动控制工效学、航天员主观识别和判断的参考物以及手控指令发送的时机等三方面进行了可行性探讨,然后分析了工程实现的技术路径。结果表明:航天员可通过载人飞船仪表系统显示和语音播报的途径获取返回舱返回过程中的关键时间点信息,通过亲身感受返回舱有无弹盖开伞时的振动冲击、脉冲噪声和过载来判断返回舱是否完成了弹盖开伞动作;同时在天气晴朗时通过舷窗进行对地观测可初步估计返回舱离地高度;当判断回收着陆分系统自身故障无法启动回收着陆工作程序时,航天员可以进行手动控制发送手控指令以启动回收着陆工作程序。这种新模式不影响现有回收着陆工作程序的执行,可以消除回收着陆分系统自身故障导致无法启动回收着陆工作程序的风险,提高了弹盖开伞的可靠性。     

载人航天器组合体航天员应急撤离流程设计

驻留载人航天器组合体的航天员执行任务时,如果发生影响驻留安全的故障,应能保证航天员安全、及时撤离。为此,文章提出了一种基于常规飞行和飞控模式的应急撤离流程。通过对航天员应急撤离的故障模式及技术条件进行研究,面向安全状态,将应急撤离流程量化为7个撤离项目。以发生载人环境异常故障为例,对撤离流程的应用进行分析。结果表明:文章提出的应急撤离流程,可以保证故障时地面飞行控制中心及时决策,实现航天员的安全撤离,能提高航天员长期在轨驻留时的安全性。     

空间站水循环处理系统中微生物的检测技术

如何控制空间站水循环处理系统的微生物数量对于保证航天员的饮用水和生活用水十分重要。微生物数量超标会对航天员身体健康产生影响,某些硫酸盐还原菌也会附着在管道设备上并发生化学反应,产生的H₂S气体会腐蚀设备。控制水循环处理系统的微生物有地面控制、选用特殊材料和在轨杀菌共3个方面。2003年NASA给出了空间站中微生物控制的一系列要求。文章中提出了两种微生物检测方法:ATP生物发光法和比色固相萃取法测碘和银离子数量的方法,通过比较两者的优劣以及多方面的探究,最后,确定通过监测碘和银离子的数量来控制微生物数量更加方便有效。     

“天宫一号”目标飞行器系统级自主安全设计

为确保载人飞行器在长期飞行中的设备安全以及短期飞行中航天员的安全,需要从系统层面进行自主安全设计,使航天器在出现地面无法快速反应的故障时能够启动安全模式进行自我保护。文章以能源安全设计为主对“天宫一号”目标飞行器系统级自主安全设计进行了论述,总结了设计经验,对后续型号的设计提出了建议。     

航天员的模糊控制模型及应用展望

本文以航天员控制过程中的思维活动(概念、判断、推理和决断)为基础,用模糊集理论建立了航天员的模糊控制模型,并在地面模拟条件下,用航天员控制飞船时的实验结果说明了模型的有效性。本模型可以描述航天员控制载人航天飞行器(如飞船、航天飞机和空间站等)的控制行为。该模型的建立不仅为航天人—机—环境系统的总体分析、评价和设计提供新手段,而且为模糊控制理论的发展和模糊控制系统的分析、设计奠定了基础。     

中国载人航天工程八大系统（下篇）

5航天员系统航天员系统的主要任务是选拔、训练航天员,并在训练和载人飞行任务实施过程中,对航天员实施医学监督和医学保障。在北京建设了航天员科研训练中心,研制了航天服、船载医监医保设备、个人救生等船载设备。该系统由中国航天员科研训练中心承担。     

“和平”号空间站医学保障设备

舱载常规医学保障设备构成舱载常规医学保障设备是载人航天器中航天员医学保障系统最重要的组成部分之一。按照俄罗斯国家标准50804．95、28040．89的定义，航天员医学保障系统是诸多相互关联的设备和措施的综合体，它们或者独立或者与地面医学机构联合，保障对航天员机能状况进行监控。     

太空行走100问（十一）

62，航天员太空行走有哪些训练设备？航天员太空行走的训练设备有很多，归纳起来可分为四大类：1-g模拟设备、失重飞机、水下训练设备和专用训练设备。在这四大类设备中，最常用的是失重飞机和水下训练设备。水下训练设备主要是中性浮力水池，这是航天员太空行走训练的必备设备，是在地面模拟太空失重环境的比较理想的一种方法。专用训练设备包括虚拟现实技术、     

2012年世界载人航天活动盘点

6月16日18时37分,我国用长征2F遥九火箭成功发射了载有男航天员景海鹏、刘旺和我国首位女航天员刘洋的神舟九号飞船。本次任务主要包括三个方面：一是进一步验证自动控制交会对接技术,并首次验证手动控制交会对接技术;二是全面验证组合体的环境保障情况：三是验证在神舟八号基础上进行过改进的神舟九号飞船性能。本次任务具备三大特点：首先,这是我国第一次进行的手动控制对接。其次,这是航天员第一次进入天宫一号内。第三,由于有我国首位女航天员,为此对飞船和她所使用的航天服、座椅等进行了改进。     

电子分系统助力神舟九号——中国航天电子技术研究院771所神舟九号任务配套侧记

中国航天科技集团公司电子技术研究院771所是我国微电子和计算机领域的核心研制生产单位,其与神舟九号飞行任务配套的产品均为飞行和返回的重要设备,与航天员的生命安全和完成在轨工作息息相关,对神舟九号载人交会对接任务起着至关重要的作用。数管分系统中央单元是数管分系统返回舱的主控计算机,在飞船飞行的过程中,完成对整个数管分系统设备的控制、管理以及对挂在总线上的其他分系统设备的控制,可靠性要求很高。中央单元完成的功能是以程控、校时、总线通讯、数据管理和故障处理为主,同时要求支持遥控、遥测、逃逸、应急返回和地面综合测试。     

航天器仪表与照明分系统设计和发展

航天器仪表与照明分系统承担着飞行器与航天员信息交互的任务,为航天员在轨工作、生活提供支持。分系统功能包括信息显示提示、越限报警提示、手动操作、工作生活照明、休闲娱乐等。文章给出了航天器仪表与照明分系统设计思路及分系统设计组成;分析了分系统技术应用情况;对应航天器设计和应用结果,提出了后续航天器的技术发展思路和设想。     

航天员出舱活动地面试验综合复压系统控制技术

为了验证人-舱-服系统的可靠性和安全性,必须在地面做充分的模拟试验。地面试验综合复压系统为航天员的生命安全提供了可靠的试验环境。其中,测控系统采用的PCS7过程控制系统对关键环节均实现了热备冗余,满足试验过程控制要求,可靠地实现了综合复压系统的正常工作和紧急复压自动控制流程,并圆满地完成了人-舱-服联合试验。     

航天员舱外相对航天器运动轨迹摄动研究

用轨道根数描述载人航天器运动,在其轨道坐标系(LVLH)中,建立了含地球J2项引力和大气阻力摄动加速度的航天员质心相对航天器的运动模型。在参考轨道存在小偏心率时,对基于圆参考轨道假设推导的航天器编队飞行的线性时变系统状态矩阵进行了修正。仿真结果表明:对偏心率为0.002的航天器轨道,修正后模型所得航天员相对轨迹摄动量在离舱300 s后达到0.8%,是修正前模型的5倍,但计算量增加不超过5%,更适于航天员舱外飞行和近距离编队飞行建模。     

基于高轨导航接收机的自动化地面测试系统

高轨卫星导航接收机是实现高轨航天器自主定轨的核心设备。为在地面测试阶段对高轨卫星导航接收机进行充分高效的验证，亟需设计基于高轨卫星导航接收机的地面测试系统。设计了一种基于高轨卫星导航接收机的自动化地面测试系统，主要创新点如下：第一，本系统可对高轨卫星导航接收机实际在轨状态下接收到的导航星座信号进行仿真；第二，具有模拟包含北斗三号等多导航卫星星座信号的功能；第三，本系统充分考虑自动化、通用化与一体化设计。提出的基于高轨卫星导航接收机的自动化地面测试系统能够在地面测试阶段对高轨卫星导航接收机进行充分验证，并充分考虑测试实施，从自动化、通用化、一体化方面提升测试效率，减少人为操作失误导致的质量问题，解决人工判读带来的误判漏判问题。     

基于约束运动理论的航天员舱外救生中的姿态运动控制

航天员舱外救生或作业时相对母体航天器经常要进行大角度姿态机动或姿态保持,利 用欧拉四元数描述姿态无奇异性且冗余度小。然而航天员舱外调姿时通常含有一定的约束或 是沿着某种预定轨迹,而且欧拉四元数在计算过程中可能发散。基于Udwadia和Kalaba 提出的约束运动理论,分析了航天员和航天器的相对姿态的描述方法,直接用四元数对航天 员的姿态进行动力学建模,将四元数2范数为1的约束加入到动力学方程里。利用该约束运动 理论推导和仿真了航天员姿态欧拉角奇异时的姿态跟踪控制方法。该控制方法对航天员肢体 变化引起的转动惯量等参数的改变具有鲁棒性,能通过平衡解稳定参数的选取方便地对控制 系统的性能进行调节,且计算量小。
     

载人月面着陆地形障碍探测与规避方案研究

月面地形障碍是影响载人着陆安全的关键因素之一,可能引起着陆器倾斜、结构损坏甚至倾覆。载人月面着陆除在总体任务规划时要选取平坦安全的着陆区外,还要进行实时在线的地形探测和障碍规避。文章对“阿波罗”计划和“星座”计划中的月面着陆飞行方案和飞行器进行调研,分析了载人月面着陆避障的任务要求和技术特点;结合着陆飞行任务,提出考虑避障的飞行方案,分为高速运动中的粗避障和接近悬停后的精避障两个阶段;考虑月面着陆飞行状态以及光照、月尘等外部环境,设计载人月面着陆时由激光高度计、多普勒激光雷达以及闪光激光雷达组成避障敏感器系统;提出载人避障机动方案,采用接近段中制导目标调整、机动段六自由度控制以及缓速下降段滚动姿态机动等方法,并引入了航天员目测以检查月面地形障碍、选择月面着陆点以及手控进行终端避障机动控制。     

目标飞行器舱内流场设计验证与评价

目标飞行器密封舱内流场设计是实现舱内温湿度控制、污染物扩散的基本途径,是保证长期在轨驻留航天员热舒适性的重要手段。文章分析确定了目标飞行器流场设计地面验证的等温化试验准则,通过保证流场温差不大于1 ℃,降低地面自然对流的影响,使微重力环境下工作的流场设计在地面环境得到有效验证。结果表明,航天员活动区88.3%区域风速在0.08～0.5 m/s之间,睡眠区风速均在0.08～0.2 m/s之间,均满足指标要求。目标飞行器流场最佳风速范围（0.076～0.203 m/s）所占比例为82.8%,优于国际空间站各舱段最佳风速范围所占比例。     

载人航天器密封舱内非金属材料控制

载人航天器非金属材料控制是保证航天员安全和航天器顺利完成飞行任务的重要因素。文章对非金属材料控制的主要要素进行了分析,制定了选用要求,提出了控制方法和措施,并对非金属材料阻燃、有害气体脱出及质量损失等性能进行了专项筛选试验及总体封舱检测,从而获得了载人航天器密封舱内非金属材料选用清单。     

气闸舱泄复压热力过程研究

为满足航天员出舱活动的需要,出舱活动飞船气闸舱在满足载人飞船密封舱一般要求外,还需经历泄压和复压两个热力过程。伴随气闸舱的泄复压过程,舱内空气因泄压而发生热力膨胀降温现象,因复压而出现热力压缩升温现象;复压用气瓶在气闸舱复压过程中压力急剧降低也出现降温现象,其降温程度将影响气闸舱复压后舱内温度水平。运用热力学方法对气闸舱泄复压热力过程进行分析,并通过地面和在轨飞行试验验证了分析的正确性,本文工作将为后续载人航天器气闸舱的热控设计提供参考。