载人月球任务能源系统初探

针对载人月球任务多样、实施环境复杂等特点,分析了载人登月任务能源系统需求特点,结合国外载人月球任务航天器能源系统发展现状,提出了采用分布式能源网架构形式,逐步构建多源互补、物质循环利用、功率扩展的多子站互联能源系统。采用太阳电池、燃料电池、空间核能或锂离子电池等不同能源类型构建分布式发电和储能,并详细梳理了能源技术重点研究方向和共性关键技术,为未来载人月球任务能源系统顺利实施奠定技术基础。     

载人航天器环境微生物免培养法检测技术研究进展

随着飞行时间的延长,载人航天器座舱中微生物的危害会越来越严重,环境微生物监测对保障乘组健康和航天器安全至关重要。目前载人航天器所使用的检测方法主要为培养法,随着新技术的不断涌现,以ATP、LPS、DNA等分子生物标志物为靶点的非培养法检测技术被设计应用于载人航天器环境微生物监测。回顾了在轨微生物检测技术的发展过程,重点介绍了目前在轨应用的以培养法为基础的微生物评价方法和以非培养法为基础的微生物鉴定方法的研究进展,比较分析了各类方法的优点及不足,以期为中国在轨微生物检测技术的发展提供建议和参考。     

面向大型载人航天器的系统健康状态评估方法研究

针对载人航天器系统在安全运行方面的需求,提出了一种面向大型载人航天器的系统健康状态评估方法。首先根据复杂系统的拓扑结构建立图模型,将对系统的健康状态评估转化为对图模型各成分的度量;然后挖掘出图模型中各成分关联数据的模式特征,以系统稳态时的模式特征作为健康基准,将后续观测时刻模式特征与基准模式之间的偏差作为健康状态的度量值,着重考虑了系统组成部分之间的相互作用;最后综合图模型中所有成分的度量结果,构建出表征整个系统健康状态的评估值。以某型号航天器的能源系统在轨遥测数据进行了验证分析,结果表明所提出的方法可以有效地完成对复杂系统的健康状态评估工作,可以为大型载人航天器的健康状态评估提供参考。     

分离模块航天器研究综述

对分离模块航天器产生的背景及概念进行了阐述和分析,介绍了包括F6系统、天基群组系统、SkyLAN（空间局域网）等在内的几种主要分离模块航天器系统,并在此基础上归纳总结出了分离模块航天器在同轨多模块系统设计、功能系统设计、信息交互技术、队形保持重组及功能适变技术、无线信息传输技术、分布式天线技术等方面的技术特点及难点,最后讨论了分离模块航天器进一步的研究方向和发展前景。     

北斗卫星导航( 区域) 系统星座对中国载人航天器的服务能力仿真分析

载人航天器可以利用北斗卫星导航系统实现自主导航定位和相对测量以支持轨道确定和交会对接任务。为了评估当前星座条件下北斗卫星导航(区域)系统对中国载人航天器的服务能力,建立了当前北斗卫星导航(区域)系统的星座仿真场景。利用载人航天器轨道参数,对其轨道处北斗区域星座的覆盖特性和服务能力进行了仿真,分析了可以用于载人航天器绝对定位和相对定位的时间长度、可见卫星情况、位置精度因子等特性。分析结果表明,在载人航天轨道的一些持续时间段内,航天器可以利用北斗(区域)系统完成绝对和相对定位功能。     

一种基于物联网技术的宇航智能家居系统设计

为满足未来载人航天器可能的在轨工作生活需求,提出了一种基于物联网技术的面向载人航天器的智能化、网络化、商业化的宇航智能家居系统设计方案。该方案研究了宇航智能家居系统的总体方案及协议架构,详细规划设计了宇航智能家居系统功能,并分析了系统设计方案可行性,有助于提升载人航天器人机交互的高效性、便捷性、舒适性及智能性,为在轨航天员提供更加宜居的在轨工作生活环境支持。     

国际空间站健康管理系统对我国空间站建设的启示

航天器本身应具有一定的健康管理能力,特别是空间站,结构复杂、状态参数多、可靠性要求高、在轨运行时间长,对健康管理能力提出了要求。介绍了航天器集成式系统健康管理从简单的异常检测到故障诊断到各功能集成的发展历程,对国际空间站采用的IMS异常检测工具、TEAMS-RT、Livingstone和HyDE故障诊断工具以及ACAWS集成式故障诊断工具进行了研究。我国航天器健康管理中状态监测可实现自动阈值判断,但监测数据缺乏分析处理,有基于规则的故障诊断工具,但只能覆盖一小部分,结合这些发展现状,得出对我国空间站健康管理的启示:要进行顶层的、全面的ISHM工作策划,开发通用的系统级状态监测、故障诊断和故障预测工具,功能集成,重视对数据的挖掘以及分阶段有序推进。     

载人航天器总装过程技术研究

阐述航天器总装技术应用的国内外现状,从载人航天器工艺设计、总装及其过程质量控制中采用数字化技术应用等方面,介绍载人航天器数字化总装技术的研究内容。     

航天器整体式多组件结构拓扑优化设计与应用

<正>本文以航天器多组件结构系统设计为例,介绍了近年来拓扑优化技术在航天器多组件结构系统设计中的工程应用情况,并对其发展前景进行展望。文中选择了国内外两个代表性设计进行了详细分析,以作为具体航空航天多组件结构系统设计的参考和对照。     

基于光纤信道的载人航天发射场微波信号转发系统关键问题研究与试验验证

航天器微波信号转发系统是载人航天测发系统的重要组成部分,航天器上下行微波信号的转发传输质量直接影响到任务实施。从分析转发系统无线转发模式存在的多径干扰等问题入手,采用光纤传输模式消除多个点位间的空间多径干扰,塔架前端通过天线切换技术以及吸波材料的布设,达到良好的电磁屏蔽效果,大幅度提高了微波信号传输质量,满足了任务需求。     

基于模型的载人航天器研制方法研究与实践

载人航天器具有系统规模大、技术难度高、单件小批量、无法通过多次飞行持续完善设计、可靠性要求高等特点。当前载人航天器研制中仍存在着参数化和模型化程度不高、基于模型的系统综合仿真验证不足、研制各环节缺乏数字化集成等问题，传统基于文本的系统工程方法已无法满足研制需求，亟需采用基于模型的系统工程方法。本文针对载人航天器的研制现状和应用需求，提出了面向载人航天器全生命周期的模型体系，定义了需求模型、功能模型、产品模型、工程模型、制造模型、实做模型等六类模型，提出了基于模型的研制流程，包含系统设计闭环验证、产品设计闭环验证、实做产品闭环验证3个验证环节，并深入探索了各研制环节中不同模型间的传递与关联关系。以某型号载人航天器为应用基础，系统地验证了提出的方法。     

基于模型的故障诊断方法在飞船推进系统中的应用

在飞船推进系统的物理和数学模型的基础上,研究了基于模型的故障诊断方法在飞船推进系统中的应用。该方法是某飞船推进系统状态监测与故障诊断专家系统中的关键技术之一。仿真结果表明,这项技术的提出和应用使得根据系统模型对推进系统的不可预知故障进行监测和诊断成为可能。     

大功率空间核电推进技术研究进展

大功率空间核电推进系统是空间核电源技术和大功率电推进技术的高度融合,具有高能量密度、超高比冲、较大推力的优势,可适用于超大型航天器轨道转移任务、远距离无人深空探测任务、载人火星等大型深空探测任务,能够极大地拓展人类深空探测的能力。本文针对大功率空间核电推进技术,对其工作原理和系统组成进行了介绍,同时开展了关键技术梳理,重点归纳了国内外在技术领域的研究历程和最新进展。     

基于模型的航天器推进系统故障诊断

本文设计了基于模型的推进系统的故障诊断系统。根据推进系统的结构和行为模型,分析出各组件所处的工作状态及组件之间的连接关系,利用JMPL建模语言建立了推进系统各组件的定性模型。把推进系统模型和系统场景文件输入给诊断推理引擎,可实现推进系统的实时诊断。诊断结果表明,建立的推进系统模型是准确可靠的,开发的诊断系统能有效地找出故障组件并确定故障组件的状态。     

Avionics for manned spacecraft

The author describes the avionic equipment for manned spacecraft, past, present, and future. He treats the four classic avionic systems-crew interface, flight control, navigation, and communication-and adds a fifth called subsystem management which refers to the monitoring and reconfiguration of equipment when faults occur. He starts by describing the functions of spacecraft avionics in general. He then discusses what he considers to have been the first manned spacecraft, the X-15. He continues with the early US and Soviet spacecraft (including their space stations), the US shuttle, and the European Spacelab. He concludes with projections for the avionics in future manned spacecraft, such as the US Space Station, a lunar base, and planetary explorers     

航天器推进系统发动机动态特性研究

以一维流体瞬变理论为基础,采用特征线有限差分格式,编制航天器推进系统液体推进剂火箭发动机动态过程的通用仿真软件,并对某多台发动机系统的动态特性进行研究。结果表明,该模型较好地描述了系统瞬变特性和水击现象,所开发的软件可方便进行其它推进系统的分析,为发动机系统设计和优化提供指导。      

POWOW: power without wires: a SEP concept for space exploration

Electric propulsion has emerged as a cost-effective solution to a wide range of satellite applications. Deep Space 1 successfully demonstrated electric propulsion as the primary propulsion source for a satellite. The POWOW concept is a solar-electric propelled spacecraft capable of significant cargo and short trip times for traveling to Mars. It would enter aerosynchronous orbit and from there, beam power to surface installations via lasers. The concept has been developed with industrial partner expertise in high efficiency solar cells, advanced concentrator modules, innovative arrays, and high power electric propulsion systems. The latest version of the spacecraft, the technologies used, and trip times to Mars are presented. The POWOW spacecraft is a general purpose solar electric propulsion system that uses new technologies that are directly applicable to commercial and government spacecraft with power levels ranging from a LEO power level of 4 kW up to GEO spacecraft about 1 MW. The system is modular, expandable, and amenable to learning curve cost projection methods     

应用BP-ART混合神经网络的推进系统状态监控实时系统

应用ＢＰ－ＡＲＴ混合神经网络提出了一种供推进系统状态监控实时使用的系统,其拓扑结构为： 第一层处理单元由ＢＰ神经网络组成, 每个ＢＰ网络代表一个相应的推进系统组件; 第二层处理单元为一个ＡＲＴ神经网络, 网络的每一个输出代表推进系统的一种“健康状态”, 据此可对其故障进行“诊断”。该混合结构充分发挥了两类网络的优点, 给出的具体应用实例也显示出在推进系统实时状态监控与故障诊断应用中的有效性     

重型运载火箭动力系统分析

讨论了两种载人登月的动力系统方案,分析了已有重型火箭动力系统的结构和基本参数,以满足载人登月的任务要求为前提,提出了重型火箭箭体结构和任务要求.从性能、经济性、技术难度、工作可靠性等方面综合考虑,提出重型火箭下面级的基本方案.提出了一套重型火箭动力系统,建立了一个运载火箭系列,并对其运载能力进行了计算.经综合分析,提出登月火箭可采用8 m直径的三级半结构,助推级、第一级和第二级均为推力5 000 kN量级富氧预燃室补燃循环液氧煤油发动机,第三级为2台50 t氢氧发动机.      

The Dawn Spacecraft

The Dawn spacecraft is designed to travel to and operate in orbit around the two largest main belt asteroids, Vesta and Ceres. Developed to meet a ten-year life and fully redundant, the spacecraft accommodates an ion propulsion system, including three ion engines and xenon propellant tank, utilizes large solar arrays to power the engines, carries the science instrument payload, and hosts the hardware and software required to successfully collect and transmit the scientific data back to Earth. The launch of the Dawn spacecraft in September 2007 from Cape Canaveral Air Force Station was the culmination of nearly five years of design, development, integration and testing of this unique system, one of the very few scientific spacecraft to rely on ion propulsion. The Dawn spacecraft arrived at its first destination, Vesta, in July 2011, where it will conduct science operations for twelve months before departing for Ceres.