从ETS-Ⅶ到HTV——日本交会对接/停靠技术研究

日本工程试验卫星-7（ETS-Ⅶ）于1997年11月发射,成功完成在轨交会对接与空间自动机试验。ETS-Ⅶ使用GPS、激光交会雷达和邻近敏感器进行了2次V-bar与1次R-bar空间交会对接试验。空间自动机试验应用2m长的6自由度自动臂,试验项目包括卫星捕获与停靠,遥控操作,自动臂服务作业,以及卫星姿态与自动臂的协调控...     

非合作目标卫星三臂型对接机构及其力学分析

针对非合作目标卫星对接机构的特点及设计要求,选择发动机喷管作为对接接口,设计了一种三臂型非合作目标卫星对接机构,进行了相关运动学和动力学分析。用D-H矩阵法分析了对接机构的正运动学和逆运动学,建立了末端执行器的位姿与关节变量的关系。用拉格朗日方程分析了机械臂关节所受力矩,推导出了关节力矩与运动学参数间的关系,验证了对接机构的捕获能力,用ADAMS进行了对接仿真。理论分析和仿真结果验证了设计机构的正确性,为非合作目标卫星对接机构的后续设计提供了依据。     

国际空间站是如何建成的？——连载四

2001年航天员承担了更为繁重的太空建筑任务．为国际空间站增添了三个舱段（美国命运号实验舱、美国探索号气闸舱和俄罗斯码头号对接舱）和一只手臂（第一套遥控机械臂系统）．     

机载激光器研制进展

TRW公司1998年9月为美空军的机载激光器(ABL)计划,演示新设计的飞行载荷激光器舱(FLM)原理样机,结果首部FLM产生了110％的设计输出功率。1998年6月曾对该激光器进行过首次飞行试验。FLM是由TRW、波音、洛克希德·马丁等大公司参加的TeamABL根据11亿美元合同于1996年11月开始研制的。飞行试验时,TRW公司把FLM装在一架经改装的747—400E型飞机上,旨在摧毁在助推段飞行的弹道导弹。飞机上携带有14个FLM,每个重约1359kg。第2阶段样机的飞行试验将在2002年进行,进行射落助推段飞行的战区弹道导弹试验。ABL的工程制造研制将于2003年开始。     

德国轨道任务服务系统发展分析

正"德国轨道任务服务"(DEOS)系统旨在演示验证以半自主方式从地面为地球同步轨道上的非合作卫星提供维护、燃料加注和维修故障(非合作、滚转)服务的过程,以及如何清除非合作卫星和轨道碎片。DEOS是对德国此前开展的轻型机械臂、遥操作等在轨服务技术的首次综合在轨演示验证。该系统不仅具有较高的民用航天价值,同时也开启了通向高轨空间对抗能力的大门。本文从DEOS的总体方案和演示验证方案、关键技术和应用潜力     

电轨道转移发动机

电推进技术是一项已比较成熟的卫星轨道转移技术,已经在地面上进行了广泛的试验验证。但由于一直未进行实际使用验证,目前,还没有哪家用户愿意首先用它发射自己的卫星。美国空军和TRW公司现在正在准备对一种缩比型电轨道转移飞行器进行轨道飞行试验。本文介绍了该飞行器计划的基本情况以及电推进轨道转移的一些特点和发展状况,并与化学火箭轨道转移技术进行了对比。     

一种用于空间机械臂的 微重力模拟悬吊配重试验系统

空间机械臂工作在空间微重力环境中,广泛用于太空中的舱段对接、在轨维修等操作,因此需要在地面模拟微重力环境以满足空间机械臂研制试验要求。文章基于国内外模拟微重力环境领域技术现状,依据型号研制试验要求,提出了一种用于大型空间机械臂性能和可靠性验证的微重力环境模拟悬吊配重试验系统,并给出了悬挂机构子系统、二维随动子系统、恒拉力子系统、位姿测定子系统的设计思路和具体方案。     

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。     

面向空间近距离操作的机械臂与服务卫星协同控制

针对航天器在轨服务任务中涉及的空间近距离操作需求，提出一种机械臂与服务卫星协同控制方法。首先建立了机械臂和服务卫星组合体动力学模型以及服务卫星和目标卫星相对位姿耦合动力学模型。然后采用全局终端滑模控制设计了机械臂轨迹跟踪控制方法，采用PD控制设计了服务卫星相对位姿耦合控制方法，并将机械臂反作用力和力矩作为前馈补偿叠加到服务卫星控制系统中，实现了两者的协同控制。最后通过数值仿真验证了控制方法的有效性。仿真结果表明，该方法能够满足空间近距离操作任务对机械臂和服务卫星的控制精度、稳定性和误差收敛时间的要求，具有工程实用性。     

空间机械臂手系统在轨精细维修操作的标定策略

分析空间机械臂手系统在轨精细维修操作的尺寸链误差,提出一种利用机械臂手眼相机标定维修操作对象修正离线路径规划的策略,解决了机械臂、维修对象在轨安装和天地重力差异带来的误差环节,设计并完成了地面试验。通过在轨实施验证了标定策略的正确性,圆满完成了我国空间机械臂首次在轨维修试验。     

空天瞭望

航天飞机为空间站安装机械臂美国奋进号航天飞机4月19日升空执行了编号STS100的飞行任务。此次11天的飞行任务是为国际空间站安装加拿大制造的移动维护系统(MSS)的三次飞行中的第一次。MSS 将在该站的组装和维护中超重要作用,可在各处搬运设备和补给品,释放和捕捉卫星,对舱外宇航员提供支持,并对与站体相连的仪器和其它有效载荷提供     

加拿大对国际空间站的贡献

加拿大对太空机械臂情有独钟,航天飞机上的机械臂就是加拿大研制的。在国际空间站工程中,加拿大当仁不让地为国际空间站提供了1个移动服务系统及有关地面设备。该系统包括世界最大的巨型遥控机械臂、移动基座系统和专用灵巧机械手,可把实验设备和有效载荷移进和移出增压舱,以及在暴露设施上移动和定位有效载荷。     

美航天飞机将七上和平号空间站

美航天飞机将七上和平号空间站美俄打算将洛克韦尔公司的轨道器对接系统（ＯＤＳ）用于和平号空间站与亚特兰蒂斯号航天飞机的交会。洛克韦尔公司现已完成轨道器对接系统的研制，对接系统业已运抵肯尼迪航天中心为美俄联合飞行任务作准备。该系统的整个研制工作花了两年时...     

ALS计划的第二阶段竞争

美空军选择了三家承包商签订为期25个月的第二阶段合同,以设计先进发射系统（ALS和从事技术验证工作。这三家公司是:波音宇航公司、通用动力公司的航天系统分部及马丁·玛丽埃塔丹佛宇航分公司与麦道宇航公司组成的集团公司。     

载人航天器仿人型机械臂系统发射过程抑振特性试验研究

“天宫二号”仿人型机械臂系统内部由大量精密电子元器件及高精度传动组件构成。为抑制发射上行过程中复杂振动、冲击环境对机械臂工作性能的影响,设计了一种适用于载人航天器仿人型机械臂的减振软包上行方案,并对这种被动抑振方案的有效性进行了力学环境试验验证。试验结果表明,减振软包可有效抑制发射段力学载荷对仿人型机械臂系统的影响,机械臂操作精度指标满足要求。“天宫二号”机械臂系统在轨飞行任务的圆满完成进一步验证了减振软包对于降低机械臂承受发射段力学载荷的有效性。     

中继卫星系统全球组网运行

7月25日23时43分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功发射天链一号03星,卫星顺利进入太空预定轨道。此次发射成功后,天链一号卫星将实现全球组网运行,标志着我国第一代中继卫星系统正式建成。天链一号03星是我国发射的第三颗地球同步轨道数据中继卫星,由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院为主研制。经一段时间在轨验证和系统联调后,该星将与2008年发射的01星、2011年发射的02星实现全球组网运行,建成比较完备的中继卫星系统。该系统将进一步提高我国载人航天飞行任务的测控覆盖率,为我国神舟飞船以及未来空间实验室、     

日本计划在11月份发射ETS—7

日本计划在１１月份发射ＥＴＳ┐日本计划在今年１１月１日用Ｈ－２运载火箭发射由目标星和追逐星两部分组成的工程试验卫星（ＥＴＳ）－７，以验证遥控交会对接与空间机器人技术。这次发射还将搭载热带降雨测量卫星（ＴＲＭＭ）。除了技术上的意义之外，这次发射还将在另...     

应用CCSDS空间数据链路安全协议的卫星遥控安全方案探讨

针对国内卫星遥控体制国际化的需求,结合已有的空间数据系统咨询委员会(CCSDS)遥控协议体系架构,设计了应用CCSDS空间数据链路安全协议(SDLS)的遥控安全方案。该方案选用认证和加密认证2种业务,并针对不同的遥控安全业务,分别设计了定制遥控帧格式、安全关联、算法管理及密钥管理业务。以目标机为核心搭建验证系统,通过2个典型应用场景验证遥控安全方案的可行性,结果表明:该方案可提高遥控安全系统的灵活性、可扩展性,并且能够有效保护密钥强度,延长密钥生命周期。遥控安全方案的设计及其在遥控单元中的实现,可为我国卫星遥控体制与国际接轨提供参考。     

有外力作用的多臂自由飞行空间机器人协调操作动力学特性

利用牛顿-欧拉方法分析了有外力作用时多臂自由飞行空间机器人协调操作的动力学特性。首先推导出多臂自由飞行空间机器人协调操作的机械臂关节驱动力矩和关节角速度及角加速度间的关系，其次建立了多臂自由飞行空间机器人系统的动力学方程和动力学计算模型，经仿真分析得到了在不同外力作用下多臂自由飞行空间机器人的本体的位置干扰规律，验证了有外力作用下的多臂自由飞行空间机器人的动力学特性。     

一种基于S-R-S构型特点的正交冗余机械臂避障规划方法

针对正交冗余机械臂避障规划问题,提出了一种基于S-R-S构型特点的避障规划新方法。该方法将正交7自由度冗余机械臂构型等效为S-R-S(球副-转动副-球副)构型,并依据S-R-S构型特点将避障规划分为肘部笛卡尔位置规划、第2根臂杆规划、末端工具规划3个部分。引入Bézier曲线完成肘部和末端工具在球面的避障规划,第2根臂杆的避障规划依据避障最大运动能力调整完成。通过Schunk-Lwa4D正交冗余机械臂避障规划实验,验证了提出的基于S-R-S构型特点的避障规划新方法的有效性和可行性。