疏水改性ZSM-5吸附剂吸附CO2研究

传统方法采用5A沸石分子筛控制航天器舱内CO2浓度,因沸石与水蒸气的亲和力较大,在高湿度条件下将导致CO2吸附的失效。通过ZSM-5分子筛与无机硅粘结剂、助剂和水混合成面团状后挤压成形、干燥、焙烧,制备了一种分子筛吸附剂,经水蒸气/酸洗,疏水改性处理后,通过低温N2吸脱附、H2O/CO2吸附等温线、XRD等手段进行表征和评价。结果表明,所制备的疏水分子筛吸附剂比表面积达296m2/g,CO2的吸附性能略有提高,且疏水性优良,在90%相对湿度下吸水率只有约1%。     

分子筛氧气浓缩器产氧性能实验分析

根据"变压-吸附-解吸附" 压力交变原理,研制了分子筛氧气浓缩器样机.通过不同入口压力、输出流量、高空压力和温度环境实验,测试了分子筛浓缩器样机的制氧性能.结果表明,分子筛氧气浓缩器样机产氧浓度随入口压力和上升高度的增加而增加;随输出流量的增加而减少;升降速度、环境温度影响不大.系统产氧性能基本满足系统工程生理学防护要求,其性能与国外产品有可比性.     

红萍湿养栽培供O2装置研制

红萍作为空间站受控生态生命保障系统中的生物部件, 可望为航天员提供O2和新鲜蔬菜并吸收CO2. 研究红萍湿养栽培供O2装置, 旨在建立地面非生物部件, 满足模拟研究的需要. 介绍了所研发装置及关键部件的结构特点和工作原理. 通过红萍湿养板内湿养栽培介质的结构功能设计, 在蓄水保水基质层内部配置具有毛细作用的渗水管路, 介质始终保持整体湿润而表面无明水状态, 为红萍扎根稳固、营养吸收和生长繁殖创造条件. 水压试验确定了渗水管路的主要技术参数和闭合式红萍培养液输配循环系统的间歇循环周期. 整机产出量试验结果表明, 在层间距125 mm, 整机红萍湿养面积6.3 m2, 超高亮度白色LED人工光源能耗152 Wm 2, 红萍表面的光照强度6000~6500 lx, 整机的红萍湿养产量、红萍放O2量和吸收CO2量相应大幅提高, 装置各项性能指标均达到设计要求.      

三床机载制氧系统性能仿真及影响因素分析

建立了三床机载分子筛制氧系统的数学模型,对系统性能进行仿真.仿真结果与实验值进行了对比,两者吻合较好,验证了模型和求解的正确性.在此基础上,对不同飞行高度和工作条件下系统的性能进行仿真预测,研究了产品气流量、吸附压力、冲洗定径孔大小和循环时间对系统工作性能的影响,为三床机载分子筛制氧系统的设计和优化提供了依据.      

分子筛氧浓缩器非等温吸附模型

介绍了机载分子筛产氧系统OBMSOGS(OnBoard Molecular Sieve Oxygen Generating system)的工作原理和变压吸附PSA(Pressure Swing Adsorption)的基本理论,建立了分子筛氧浓缩器MSOC(Molecular Sieve Oxygen Concentrator)的数学模型.模型考虑了筛床的传热传质、压力变化和吸附热引起的吸附等温梯度的变化等因素对吸附性能的影响.动力方程采用线性推动力方程,采用混合Langmuir吸附等温理论计算吸附量.用所建立的数学模型对MSOC的吸附过程进行了模拟并对结果进行了分析.     

分子筛氧浓缩器的串联混合池计算模型

把吸附床看作由n个等体积的混合池串联而成,可将筛床的控制方程转化为容易求解的常微分方程,考虑了筛床内压力的变化以及吸附热引起的亨利系数的变化等因素.在此基础上,建立了机载分子筛氧浓缩器的非等温吸附数学模型,并对其在不同条件下的工作过程进行了模拟分析.模拟结果与文献结果一致,反映了温度对系统性能的影响.     

TC-2卫星探测伸杆在技术状态更改设计中的仿真分析

讨论了TC-2卫星探测伸杆在技术状态更改中的结构和力学问题, 并对TC-2卫星 探测伸杆锁紧支座进行了模态分析、结构静强度计算和解锁机构展开的仿真分 析. 结果表明, 伸杆锁紧支座在更换火工切割器后, 支座频率变化不大, 不会 对整星的基频产生影响, 改进后的锁紧支座结构能够承受动载荷, 最大应力和 应变均在材料的许用范围之内, 锁紧支座在打开过程中不会与任何零件发生干 涉, 满足卫星对伸杆部件的要求.      

21世纪载人航天活动展望（2）

2　国际空间站的组装与应用□□以美国为主的国际空间站计划 ,既是2 0世纪最后 1个重大的载人航天工程 ,也是 2 1世纪第 1个最重要的载人航天项目。国际空间站是继苏联的礼炮号系列与和平号空间站之后 1个更大型的空间站 ,其规模和复杂程度超出了以往任何 1个空间站。2 .1　国际空间站的组装国际空间站组装完成后的总质量为470 t,加压舱的总容积为 90 8m3,相当于 2架波音 - 747客机的机舱容积之和 ,能容纳7名航天员在站内生活和工作。空间站位于高度为 42 6 km、倾角为 5 1.6°的圆形轨道 ,但组装是在 35 5 km高的轨道上进行。国际空间站有 …     

多舱段载人航天器CO2去除系统性能仿真分析

多舱段载人航天器通常由主控舱段利用舱间通风对组合体空气环境参数进行集中控制.利用Ecosimpro建立了一种多舱段载人航天器CO₂去除系统性能仿真分析模型,包括舱体模块、乘员模块、CO₂净化模块、舱间通风模块,并对三舱段载人航天器CO₂去除系统性能进行了计算分析.结果表明,当净化装置进风量为0.007 2 kg/s,非主控舱段驻留人数达到6人时,会造成非主控舱段CO₂分压超出700 Pa的指标上限.此时增大舱间通风量对降低非主控舱段CO₂分压的效果并不明显,有效的控制方式是增大净化装置进风量.当净化装置进风量增加至0.011 3 kg/s时,非主控舱段CO₂分压可降至700 Pa以下.该工作有助于加快载人航天器空气环境控制系统的设计和改进流程.     

R2有腿了

<正>4月12日,美国太空探索公司"龙"飞船成功与国际空间站对接,为2011年2月24日到达国际空间站服役的Robonaut 2机器人(以下简称R2)带来了一双可攀爬的双腿,这将提升R2在国际空间站工作中的灵活性。有了这双腿,R2将可以在舱内或舱外执行常规及重复性任务。这是一双采用高科技的大长腿,腿长3米,每条腿拥有7个关节,双脚部分则由"末梢执行器"代替,它们可以让R2吸附到特     

Radiation stability of organic matter in liquid and frozen H2O, NH3 and water-ammonia mixtures

The redox properties of irradiated liquid and frozen H₂O, NH₃ and H₂O/NH₃ mixtures at 298 K and 77 K, resp., towards some simple organic molecules have been checked by injecting carrierfree ¹¹C atoms and analyzing their chemical state by means of radiochromatography. The reactions and the stability of organic products versus radiation dose (in this study by MeV protons) depend on temperature, phase state, mobility of radicals, their concentration and reactivity. Especially dangerous are the reactive OH and O₂H radicals which oxidize organic material to inorganic CO₂. Highest stability has been found at low temperatures (solid state, reduced mobility of radicals) and for systems containing H-donors (H₂O/NH₃ mixtures), which reduce the concentration of oxidizing radicals. The fact that many bodies in space consist of H₂O-ice with NH₃ and CH₄ additives at temperatures between 10 and 150 K is promising in view of the survival of organic matter under high doses of radiation.     

The 2.5 to 5 microns spectrum of comet Halley from the IKS instrument of Vega

Results of the 2.5–5 micron spectroscopic channel of the IKS instrument on Vega are reported and the data reduction process is described. H₂O and CO₂ molecules have been detected with production rates of 10³⁰ s⁻¹ and 1.5 10²⁸ s⁻¹ respectively. Emission features between 3.3 and 3.7 microns are tentatively attributed to CH - bearing compounds - CO is marginally detected with a mixing ratio CO/H₂O 0.2. OH emission and H₂O - ice absorption might also be present in the spectra.     

释放不同化学物质对电离层扰动的比较

在电离层F区释放氢（H₂）、水（H₂O）、二氧化碳（CO₂）、六氟化硫（SF₆）、三氟溴甲烷（CF₃Br）、羰基镍（Ni（CO）₄）可以损耗局域等离子体电子密度,形成电子空洞,电离层电子密度的改变主要取决于释放物质的气态分子与电离层之间的离子化学反应.在电离层人工主动扰动实验中,应根据发射成本和扰动效果对释放物质进行选择.通过热力学原理和有限元模拟方法计算比较了上述6种物质对电离层的扰动影响.计算结果表明,6种物质中水的气化率最低,约为19%,其余5种物质都在60%以上,选择密度小的物质,例如H₂和CO₂,可以有效降低发射成本.另外,扩散较慢且化学反应较快的物质,例如SF₆和Ni（CO）₄,能够使得电离层电子密度减少得更多,并且受扰动区域更广、持续时间更长.     

密闭空间内氢气和二氧化碳甲醇化系统的非均相模型及反应特性

在载人密闭空间内通过电解水方式为乘员供氧会产生副产物氢气（H₂）。此外,乘员还呼出二氧化碳（CO₂）。将H₂和CO₂催化合成甲醇（CH₃OH）是消除载人密闭空间内富余H₂和CO₂的最优方式之一。对其开展反应过程建模及反应特性研究有助于进行反应过程的控制,更好地维持载人密闭空间内的大气平衡。本文采用微元法建立了H₂和CO₂催化合成甲醇的物料计算模型和温度一维非均相模型,研究了不同反应压力、冷却介质温度以及入口反应气体中CO₂与CO比值等反应条件下的反应特性变化规律。结果显示,反应压力的增加、冷却介质的温升以及入口气体中CO₂与CO比值的减小均能促进各反应速率增加,进而使得H₂和CO₂消除量增加、甲醇合成率上升以及催化剂和反应气体最高温度上升。在保证反应速率增加且催化剂最高温度不超过合理反应温度区间的最大值573.15 K时需维持反应压力不大于8 MPa,冷却介质温度不高于538.15 K以及CO₂与CO比值不小于1。      

Hot atoms in cosmic chemistry

High energy chemical reactions and atom molecule interactions might be important for cosmic chemistry with respect to the accelerated species in solar wind, cosmic rays, colliding gas and dust clouds and secondary knock-on particles in solids. “Hot” atoms with energies ranging from a few eV to some MeV can be generated via nuclear reactions and consequent recoil processes. The chemical fate of the radioactive atoms can be followed by radiochemical methods (radio GC or HPLC). Hot atom chemistry may serve for laboratory simulation of the reactions of energetic species with gaseous or solid interstellar matter. Due to the effective measurement of 10⁸–10¹⁰ atoms only it covers a low to medium dose regime and may add to the studies of ion implantation which due to the optical methods applied are necessarily in the high dose regime.

Experimental results are given for the systems: C/H₂O (gas), C/H₂O (solid, 77 K), N/CH₄ (solid, 77K) and C/NH₃ (solid, 77 K). Nuclear reactions used for the generation of 2 to 3 MeV atoms are: ¹⁴N(p, ) ¹¹C, ¹⁶O(p, pn) ¹¹C and ¹²C(d,n) ¹³N with 8 to 45 MeV protons or deuterons from a cyclotron. Typical reactions products are: CO, CO₂, CH₄, CH₂O, CH₃OH, HCOOH, NH₃, CH₃NH₂, cyanamide, formamidine, guanidine etc. Products of hot reactions in solids are more complex than in corresponding gaseous systems, which underlines the importance of solid state reactions for the build-up of precursors for biomolecules in space. As one of the major mechanisms for product formation, the simultaneous or fast consecutive reactions of a hot carbon with two target molecules (reaction complex) is discussed.     

太赫兹火星大气临边探测仿真研究

对火星大气进行连续高分辨率观测是研究火星大气物理和化学过程的重要手段.太赫兹临边探测技术通过测量火星大气中的风和光化学循环中的重要气体（CO，O₃，H₂O，H₂O₂等）提高对火星的认知.针对火星大气遥感的探测需求，分析了300～1000GHz频段的频谱特征.针对探测卫星对于载荷质量、功耗等参数的要求，提出一个560GHz频段的火星大气太赫兹临边探测仪设计方案，并利用辐射传输模型ARTS中的行星工具箱进行仿真.仿真结果显示:火星大气温度的反演精度优于4K，其中45km高度以下优于2K；H₂O丰度的反演精度在90km以下优于50%，30km以下优于2%；H₂O₂的反演精度在40km以下优于50%；O₃的反演精度在50km以下优于60%；大气风速度的反演精度在65km以上优于5m·s-1，最高可以达到2m·s-1.研究结果表明，利用太赫兹波段的吸收谱线可以很好地探测火星大气中各成分的丰度、变化趋势以及中高层大气的风，可为后续火星表面及大气探测提供参考.      

液体火箭喷焰红外特性的数值仿真

用传输方程积分法计算液体火箭喷焰在光谱2~5?μm的红外特性,并考虑了经过海平面一定长度的水平路程后大气对液体火箭喷焰辐射的衰减作用.计算喷焰的形状为圆柱形,温度和组分的摩尔分数沿轴向和径向变化.计算中考虑气体组分H₂O,CO₂,CO的吸收与发射,喷焰内燃气的光谱透过率用SLG模型计算,大气的光谱透过率用LOWTRAN7.0计算.给出一台推力为1.125×10⁶N的液体火箭发动机喷焰表面以及经过海平面0.88?km水平路程大气衰减后的光谱辐射强度,经比较与参考文献给出的结果基本一致.     

电离层H2O释放扰动效应的数值模拟研究

为充分研究化学物质在电离层释放的扰动效应和后期发展效果,基于化学物质在电离层的扩散模型、化学反应和电离层扩展F的控制模型,通过电离层H₂O的释放,研究电子e,H₂O,O+和H₂O+共4种粒子的分布状态,分析点源、多源和线源释放对电离层的扰动效果,比较不同高度、不同量和不同时间释放的影响结果,模拟夜间释放后期所激发的扩展F发展差异.结果表明,H₂O在电离层释放后,能有效耗散背景电子形成空洞,O+和H₂O+数密度呈椭圆形分布;点源、多源和运动目标线源等不同释放方式对电离层的扰动效果不同,证实了人工影响一定形态和区域电离层的可能性;H₂O释放扰动幅度,低层大于高层,白天强于夜晚,释放量越多扰动越突出;夜间化学释放能激发扩展F,并且释放量越多,激发效果越好.