分离模块航天器关键技术分析

分离模块航天器的技术特征为＂功能分解、结构分离、无线联接、编队飞行＂。美国国防部高级研究项目局（DARPA）战术技术部于2007年将分离模块航天器遴选为正式研发项目予以投资发展,命名为F6系统。     

美授予诺瓦沃克斯公司开展“凤凰”项目研究

据美国航天新闻网10月10日报道，美国国防部预先研究计划局授予诺格子公司诺瓦沃克斯公司（NovawurksInc）价值4000万美元的合同开展新一轮“凤凰”项目研究工作。“凤凰”旨在开展试验性卫星服务和卫星部件的回收利用研究。“凤凰”项目的目标是发展一种装备灵巧机械臂的机动航天器，从退役的通信卫星上回收有用部件。该合同是10月8日授出的，包括价值3000万美元的基础性合同和拥有四个可选项、价值1000万美元的选择性合同。     

分离模块化航天器系统评估和优化设计研究

对分离模块化航天器系统评估和优化设计进行了研究。定义分离模块航天器的成本与价值,建立成本模型、价值模型和不确定性模型。考虑模块的物理约束、功能约束和用户需求对功能组件进行模块设计,并在发射运载能力内制定航天器的模块组合发射方案。按航天器生命周期流程对生命周期的模块研制、发射运载、在轨操控三个阶段中考虑不确定性因素影响的风险成本和功能模块的价值收益进行计算,得到分离模块航天器生命周期内的总成本、总价值收益和净现值(NPV)。用蒙特卡罗方法分析不同不确定性因素的分离模块航天器的成本与价值分布。设定优化目标和优化条件,用遗传算法优化分离模块航天器设计方案,提高分离模块航天器的投入产出比。     

分离模块航天器综合评估方法研究

以分离模块航天器概念设计阶段的方案评估分析为目标,提出一种基于数学建模和蒙特卡洛模拟的定量化评估分析方法框架。首先,定义了分离模块航天器生命周期状态及其转移过程,建立了状态转移概率矩阵,将生命周期不确定风险因素在状态转移过程中加以考虑;进而,基于系统状态模型建立了分离模块航天器生命周期成本和净收益计算模型;然后,以生命周期成本和净收益的均值和标准差作为评价指标,提出了基于蒙特卡洛模拟的综合评估仿真分析方法;最后,采用典型设计案例进行了分析与验证。     

在轨释放、分离载荷动力学仿真研究

某些航天器需要在飞行过程中释放、分离载荷,由此涉及的动力学问题,关系到航天器平台与载荷的控制。文章主要对此类航天器的多体动力学问题进行研究,基于机械系统动力学仿真分析（ADAMS）软件平台建立了包括航天器平台、载荷和两类分离机构等在内的仿真模型,通过对三种在轨释放、分离载荷方案的分离过程动力学仿真结果对比分析以及参数化仿真分析,为载荷释放、分离方案设计提供参考。     

激光无线能量传输在轨应用方法

根据分离模块航天器系统特点和任务需求,结合无线能量传输的技术能力和水平,开展激光无线能量传输在分离模块航天器系统中应用方法研究,设计了一种基于激光相控阵技术的多光束激光能量发射天线以及由其组成的激光无线能量系统方案,包括航天器编队、能量转换、激光发射等方式,对未来的激光能量传输的在轨应用具有参考价值。     

一种针对分离模块航天器系统的分层优化方法

针对分离模块航天器系统优化中存在计算量大、算法复杂度高的问题,提出了一种基于分层的分离模块航天器系统优化方法。该方法将系统优化问题分解为三个层次进行,顶层规划模块数和轨道高度,中间层优化组件配置,底层优化运载发射方案。其中顶层嵌套调用中间层,中间层嵌套调用底层,底层直接计算求解最优运载发射方案,避免了直接基于分离模块航天器全寿命周期仿真来优化运载发射方案。应用该方法对虚拟对地遥感分离模块航天器进行优化,结果表明,优化过程简单,计算量小,算法复杂度低,优化效果显著。     

美国小型航天器综合利用模块的技术状态和发展途径

1995年2月8～10日,在美国加利福尼亚美国空间局举行了未来小型航天器技术专题研讨会。在这次会议上,第一次提出了综合利用模块(IUM)的慨念。 1 综合利用模块的技术状态 1.1 多功能(综合)结构按照以往惯例,航天器结构的功能一直是为了系统及其元器件提供支承和保护的,以便航天器在外部载荷及其压力作用下仍为一个紧密连接的整体和完好的功能系统。航天器的结构     

无线通信公司为美国政府提供最新商业卫星通信解决方案

据美国《西部防务》网站2011年4月12日报道，无线通信系统公司宣布成为未来商业卫星通信服务采办项目（FCSA）的合同商。这项价值50亿美元，为期10年的通用服务管理部门（GSA）和国防信息系统局（DISA）的联合合同项目，将使政府部门和商业卫星工业部门通过某项合同建立合作关系。     

美国航宇局签订小卫星合同

美国航宇局签订小卫星合同美国航宇局最近着手实施小卫星计划，旨在提高美国在商用小卫星领域的地位。目前它已分别与ＴＲＷ和ＣＴＡ公司签订了遥感技术开路先锋航天器研制合同，总价值１．０８亿美元。美国航宇局想以此向工业界展示它将如何进行项目采购和管理。从提出这...     

航天器表面充电仿真计算和电位主动控制技术

文章运用等效电路理论推导出随时间变化充电问题的微分方程组,用FORTRAN语言开发了相应的计算机模拟程序,针对强地磁亚暴空间环境分析了地球同步轨道航天器在阴影区和光照区的充电水平。最后计算讨论了采用空心阴极等离子体接触器向航天器外发射电子束作为控制航天器充电水平手段的作用效果。     

Mars Express spacecraft: design and development solutions for affordable planetary missions

The spacecraft designed to support the ESA Mars Express mission and its science payloads is customized around an existing avionics well suited to environmental and operational constraints of deep-space interplanetary missions. The reuse of the avionics initially developed for the Rosetta cometary program thanks to an adequate ESA cornerstone program budget paves the way for affordable planetary missions.The costs and schedule benefits inherited from reuse of up-to-date avionics solutions validated in the frame of other programs allows to focus design and development efforts of a new mission over the specific areas which requires customization, such as spacecraft configuration and payload resources. This design approach, combined with the implementation of innovative development and management solutions have enabled to provide the Mars Express mission with an highly capable spacecraft for a remarkably low cost. The different spacecraft subsystems are all based on adequate design solutions. The development plan ensures an exhaustive spacecraft verification in order to perform the mission at minimum risk. New management schemes contribute to maintain the mission within its limited funding.Experience and heritage gained on this program will allow industry to propose to Scientists and Agencies high performance, low-cost solutions for the ambitious Mars Exploration Program of the forthcoming decade.     

深空探测重力模拟飞行器方案设想

为解决失重环境对航天员生理健康的影响,在调研国内外重力飞行器研究现状的基础上,结合重力模拟飞行器的原理及人造重力舒适度影响因素,提出了一种通过自旋产生人造重力的深空探测飞行器方案设想。最后给出了重力模拟飞行器建设的实施规划、总体方案、在轨组装流程及技术难点。深空探测重力模拟飞行器稳定运转可为空间工作生活的航天员提供与地面无异的重力环境,将为执行深空探测任务提供必要的环境保障。     

载人航天器密封舱内管路设备维修设计与验证

载人航天器密封舱内配置大量的气、液管路设备,实现管路设备的在轨维修,对于提高长期在轨飞行载人航天器的安全性及使用寿命具有重要意义。文章对某载人航天器再生生保管路设备在轨维修性进行了设计,经地面充分验证后,航天员在轨完成了管路设备维修操作,结果表明本文提出的管路设备在轨维修设计正确、有效,可为载人航天器其他在轨维修设计提供参考。     

浅谈航天器污染工程

文章描述了在计划、设计、执行、检验和修正的全过程中,对航天器及其所载科学仪器进行的全面污染控制,并介绍了当前该领域中最新的方法和实践。     

大型航天器研制设施建设中的技术状态控制与文件管理

文章通过分析大型航天器研制设施项目的建设特点,对因技术变更造成的技术状态控制问题,提出借鉴型号研制技术状态管理模式予以解决的方法。同时,对建设项目文件管理中存在的有关问题提出改进建议。     

航天器多脉冲悬停控制的非线性方法

为解决连续推力空间悬停控制技术对航天器控制推进系统要求较高、工程上难于实现的问题,提出基于Clohessy-Wiltshire方程的多脉冲悬停控制方法。以轨道要素外推的飞行状态非线性预测方法和脉冲悬停控制量优化算法,对悬停脉冲进行了优化,可以实现主动航天器在目标航天器附近任意点的近似稳定悬停。给出的多脉冲悬停控制方法及控制量非线性优化算法考虑了地球非球形引力摄动J2项影响,补偿了Clohessy-Wiltshire方程的线性化误差,能有效提高悬停精度。仿真结果表明,多脉冲悬停控制方法的燃料消耗与连续推力悬停方法相比没有明显增加,不会对主动航天器带来过大的燃料消耗压力。     

载人航天器真空热试验技术探讨

文章介绍了载人航天器真空环境下热平衡试验的必要性,热真空试验的特点、试验目的和试验项目,以及美国载人航天的热真空试验技术,特别是载人航天活动对热真空试验的特殊要求等。     

气体参数对气囊缓冲特性的影响分析

缓冲气囊具有系统简单、质量轻、贮存体积小等优点,在航天器的返回回收与探测器的着陆缓冲中有较广泛的应用。美国的＂探路者＂、＂机遇号＂和＂勇气号＂火星探测器都采用了缓冲气囊系统作为其着陆缓冲装置。文章通过流体力学和热力学的理论推导,提出了可能会对气囊的着陆缓冲过程产生影响的气体参数,通过MSC Dytran软件仿真计算了不同气体参数下球形火星着陆缓冲气囊的缓冲过程,并分析了各参数对气囊缓冲特性的影响。研究结果可以为后续的气囊设计及试验提供帮助,并为中国下一步开展火星着陆探测任务提供一定的参考。     

面向一体化测试与运管的航天器指令技术研究

现有的航天器测试与运管程序通过word文档采用自然语言的方式进行描述，需要人工录入、集成、整合和校验，既浪费人力、时间，又容易因人为原因出错，不利于测试与运管程序在多用户间的快速交互，且存在安全隐患。针对该问题，借鉴NASA及ESA的PLEXIL、PLUTO、Timeliner-TLX、SCL等航天器指令设计经验，研究了面向航天器地面测试与在轨运管的航天器指令技术，该指令架构具备层次化、模块化、抽象化等高级程序特点，且具备对航天器进行工作过程监测与异常状态处置能力，便于航天器测试与运管程序的人机交互、数字化设计、交换共享与解译执行，可作为国内航天器测试与运管程序一体化设计的技术参考。