空间站出舱活动分离救援技术研究

航天员进行出舱活动时,存在与空间站分离的可能性,涉及航天员安全。救援与空间站分离的航天员,是出舱活动必须考虑的问题。对此,总结了救援技术的发展历程,从人机能力及特性的角度,重点研究了救援的关键技术,包括分离可能性和分离状态分析、救援策略和机制确定、救援系统设计;提出现阶段应以航天员驾驶救援装置返回空间站为主,同时分析了人服特性对控制系统的影响,以及相关新技术的应用前景,指出救援技术的发展趋势是人机系统机动能力的整体提升,可为设计建造实际的救援装置提供思路。     

空间站工程海上应急救援保障新模式研究

载人空间站工程阶段,载人飞船发射任务呈现出高频度、常态化的特点,对上升段海上应急救援提出了新的要求。通过对国内外载人飞船海上应急搜救的现状分析,设计并提出了我国空间站工程海上应急救援保障新模式：在组织实施上,将交通运输部救捞系统纳入载人航天任务指挥系统,实现快速的应急响应和平战转换;在装备保障上,返回舱打捞、搜索定位、医疗救护系统、通信系统与船舶平台一体化设计,核心装备随船使用,尽量做到不拆不卸。最后,对现有模式和新模式进行了综合效益比较。     

自动运输飞行器与国际空间站交会

20 0 4年 ,自动运输飞行器 (ATV)将由阿里亚娜 5号发射升空。发射 5天后 ,ATV与国际空间站进行自动交会、对接。发射时的总重量为 2 0 .5t,将携带最多 9t的补给、有效载荷、宇航员用品以及推进剂。ATV将在轨运行 6个月 ;在轨期间 ,ATV也为空间站提供助推与姿态控制。返回时 ,ATV将装载最多 5 .5t的废弃物 (其中包括 840kg的液体垃圾 ) ,再入大气层时焚毁。在许多方面 ,ATV的首次飞行 (代号为“儒勒·凡尔纳”)将创造欧洲历史上的几个第一 :欧洲航天器第一次进行交会、对接 ;几个第一使用光学传感器与空间站进行自动交会 ;目标的姿态…     

飞行器空基发射运载火箭技术研究

介绍了国外飞行器空基发射运载火箭的现状;与陆基相比,飞行器空基发射运载火箭有许多独特的优势;对飞行器空基发射运载火箭的技术及其难点进行了梳理,最后分析了飞行器空基发射运载火箭的力学问题。     

利用全球定位系统确定空间站/自由飞行器的轨道

一、前言 NASA正在研究的空间站,不是由单一的大型宇宙空间站组成的,而是由载人空间站主体,接受其服务执行飞行任务的多个自由飞行器和为它们服务的轨道机动飞行器组成的复合系统。宇宙空间站主体和自由飞行器,虽然都在满足一定条件下作编队飞行,但还在轨道上     

稳步发展的俄罗斯空间站

经过10年的努力,俄罗斯定于1996年向在轨运行的“和平”号空间站发射最后一个对接实验舱——“自然”舱。届时,这座宏伟的空间大厦将全部建成,并至少工作到1998年底。循序渐进的发展模式自1971年以来,人类已发射了9个空间站,其中8个是前苏联发射的,并创造了多项世界之最,如:空间站的尺寸最大,运行寿命最长,人在空间站生活和工作的时间最长等等。这些使前苏联/俄罗斯在空间站领域独占鳌头,至今还保持领先地位。     

空间焊接技术

随着航天技术的不断发展,人类探索外层空间的兴趣及能力不断增强,各种空间飞行器被发射到太空。飞行器在装配和服役期间,需要进行连接和维护,"空间焊接"的概念应运而生     

初始运行条件对空间飞行器飞行影响研究

某试验型微小空间飞行器用于检测空间探测技术,通过对该飞行器运动轨迹及姿态变化的研究,对比分析空间探测技术的实时响应和检测精度。针对发射过程中,扰动会改变空间飞行器自由飞行过程的初始运行条件的问题,建立计及环境因素的空间飞行器轨道动力学和基于欧拉方程的姿态动力学模型,并对飞行器在不同初始运行条件下的运动过程进行数值研究。结果表明:改变初始条件,飞行器运动过程将产生不同程度的变化;入轨初速度越大,飞行器轨道离心率和周期越大;非零发射角将引起轨道偏移和旋转,俯仰发射角主要引起俯仰角变化,偏航发射角主要影响滚转角和偏航角,并且角度越大,幅度越大;自转角速度越大,姿态角变化越小。     

原点误差对发射方位角及弹道精度的影响分析

发射原点是飞行器试验中非常重要的参数,在某些特殊试验中,发射原点往往是不能准确给出的,为此,本文详细推导了发射原点误差对发射方位角和弹道精度的影响公式。仿真计算结果证明,原点误差对发射方位角影响较大,而原点误差和发射方位角误差的共同作用对发射系下的弹道精度影响很大,对于此类高精度的飞行器试验必须考虑原点误差对弹道精度的影响。     

空间站舱内飞行器总体设计及试验方案研究

针对我国对能在空间站内部运动、完成飞行试验与在轨服务任务的舱内飞行器的研制需求,设计了一种舱内飞行器总体方案,提出了关键指标要求及子系统层级的舱内飞行器实现方案。在此基础上,对飞行器各系统包括结构、电源、综合电子、通信、GNC等进行了设计与校核。最后,对舱内飞行器的在轨算法试验和地面测试仿真方案进行了分析与设计。方案可行性通过舱内自主交会数值仿真得到了验证。     

面向补给任务的空间站共轨飞行器部署研究

以降低空间站为共轨飞行器补给燃料时补给机动的轨道面外冲量为目标,提出共轨飞行器位置部署分析方法。以光学舱作为共轨飞行器实例进行研究,在分析光学舱补给任务基础上,设计了补给变轨方案。基于虚拟平面思想提出了光学舱共轨部署的拟共轨轨道概念,推导了零面外机动条件下光学舱相对空间站升交点部署位置的一般解析计算模型,并在圆轨道假设条件下得到了简化解析计算模型,最终得到光学舱相对空间站的相位与升交点赤经部署模型。仿真结果表明,光学舱部署位置解析计算模型可以满足工程需求,不同相位条件下升交点赤经部署结果与数值解的相对误差小于3%,采用该解析方法进行光学舱位置部署后,补给任务轨道面外机动降低至原冲量的3.5%以下。     

人工智能及其在航天试验中的应用

人工智能是五十年代开始发展起来的一门计算机分支学科。它主要研究的是用机器模仿人类的思维、感觉等智能活动,从而扩大机器的能力,使机器能够更多地代替人类做复杂的智力劳动。人工智能科学五十年代诞生,经过六十年代的缓慢发展,七十年代开始有智能产品上市,随后发展越来越快。进入八十年代后先进国家纷纷制定各种人工智能开发计划,人工智能发展进入黄金时期。预计,到本世纪末,人工智能技术将会象今天的个人计算机技术一样,渗透到社会的各个领域。本文在大量新近资料的基础上,分两个部分介绍了人工智能的基本概念及其在航天试验领域的应用情况。第一部分较为详细地介绍了人工智能的基本概念和各个研究方向的发展。这些研究方向包括:专家系统、自然语言输入输出、自动编程、自动学习、机器视觉、问题求解(证题)和智能机器人等等。从中可见,专家系统的发展最快,应用也最广。其应用遍及:化学、电子学、核工程、航空航天、医学、生物学、心理学、法律、经济、文学等等几乎所有的自然科学和社会科学领域。第二部分介绍了航天试验用人工智能技术开发应用的情况。美国航空航天局已经成立了若干专门的人工智能研究机构,制定了若干人工智能开发计划,目前已经取得了不少成果。美国还将把整个空间站计划费用的10％用于研究、开发和购置人工智能系统(主要用于专家系统)。日本和欧洲航天方面也颇为重视人工智能。本章分别介绍了人工智能在各个试验阶段应用的情况,内容包括:智能化测控方案的设想;近发射前的方案拟制、气象预报、发射窗口选择、飞行器地面测试、飞行器燃料加注管理、发射系统测试、测控通信系统测试、仿真演练;保障初始飞行段的指挥控制、目标跟踪、实时数据汇集处理、飞行器故障监视、变轨机动安排;保障轨道飞行段的轨道保持、姿态稳定、航天飞机对卫星加注的管理、空间站的有关操作、飞行器再入导航等等。从本文可以看到,使用人工智能技术可以提高机器的工作效率,解决用普通技术不能解决的有关问题,能节约大量时间、人力和物力。在航天试验中使用人工智能技术还能增强试验的自动化水平,实现智能化后,可使越来越复杂的试验得以顺利进行。     

基于3D Zernike矩的巡检器与空间站的相对导航算法

针对航天器相对导航问题,以空间站表面为"特殊地形",提出一种基于大型航天器表面巡检的相对导航算法。首先,运用巡检飞行器上的TOF （Time of Flight）相机测量空间站表面局部点云数据,以该点云数据为实时图,以空间站表面先验点云数据为基准图。然后,利用3D Zernike矩与三维地形间的一一对应关系,将三维地形匹配转化为基于3D Zernike矩的特征向量匹配。在此基础上求解实时图与匹配上的基准图间的相对位置、相对姿态,从而确定两航天器间的相对导航参数,并通过实验分析了匹配精度及速度的主要影响因素。最后,将该相对导航参数与惯性系统推算的相对导航参数在扩展卡尔曼滤波器的框架下实现信息融合,估计了巡检飞行器与空间站间的相对位置、相对姿态,实验结果表明,相对位置精度优于0.002 m,相对姿态精度优于0.1°。     

“蛟龙”出水——中航工业将研制大型灭火／水上救援水陆两栖飞机

为满足我国森林灭火和水上救援的迫切需求，经国务院同意，工业和信息化部和财政部今年6月联合批复了中航工业研制大型灭火／水上救援水陆两栖飞机的立项报告。9月5日，大型灭火／水上救援水陆两栖飞机研制项目启动会在中国特种飞行器研究所举行。近日，本刊记者专访了负责该项目的中国特种飞行器研究所的所长陈东升和副所长、总工程师褚林塘。     

国际空间站确定新的组装次序

3月2日,国际空间站的各合作方确定了新的组装次序,用来安排航天飞机在2010年退役前的16次飞行。俄罗斯的 NEP 能源模块通过航天飞机发射的计划被取消。对此,美国表示将在2008～2015年期间用空间站美国部分的能源补偿因 NEP 被取消给俄罗斯部分带来的能源损失。欧洲的“伽利略”舱段将在航天飞机恢复飞行后的第7     

地基激光器发射微卫星的方案设计与弹道优化计算

1引言随着高功率激光技术的发展,用地基激光器发射近地轨道卫星将成为可能。上世纪90年代初Hum-bleW E和Pierson B L提出用一台地基300 MW的CO2激光器把初始质量为1 900 kg的飞行器发射到近地轨道[1]。飞行器的弹道在初始段有一向后运动的“后摆”段。这种弹道可以充分利用激光     

航空飞行器在地震防灾救灾中的应用探析

针对目前地震防灾救灾的不同特点,详细研究了航空飞行器在地震防灾和救灾具体过程中的合理应用,并对之间的配合、任务分配进行了必要探析,提出只有积极合理地利用航空飞行器、加强合作才能高速有效地进行救援。该研究对防灾救灾中的航空飞行器的使用提供了参考。     

近地空间站支持登月的奔月轨道设计

采用双二体模型假设,利用遗传算法与序列二次规划算法结合的方法,给出了一种从空间站发射的转移轨道求解方法,并得到了相应的发射窗口。同时,针对载人和无人登月,提出了不同优化方案,为空间站支持登月方案设计提供了参考。     

空间站通信和跟踪系统

本文将对空间站通信和跟踪系统的现有要求、结构和设计思想进行全面描述,着重阐述那些需要用新方法才能构成高成本—效率飞行系统的领域。其中包括空对空线路、确定自由飞行器相对位置的差分全球定位系统、多目标雷达、数据包/等时信号处理和激光对接系统。另外,本文还将概述预先研制、试验和分析的重要性。     

太空旅游不是梦——世界上第一个私营空间站计划出台

和平公司已与俄罗斯有关方面达成设计、研制、发射和使用“迷你站”1号私营空间站的协议。该空间站采用俄成熟的载人航天技术,设计寿命15年以上,耗资约1亿美元。预计该空间站将在2004年投入商业运营