卫星搭载导线着火前期特性实验研究

导线绝缘层的过热及由此发生的着火和燃烧是载人航天飞行器中引起火灾的主要原因.研究微重力下导线绝缘层的可燃性对于预防飞船中火灾的发生有重要意义.本文描述了SJ-8卫星搭载实验项目导线着火前期特性硬件研制以及实验情况.实验中获得了导线着火前期的温度和辐射特性.在搭载实验中,研究了导线过载电流和导线捆绑方式对导线绝缘层着火前期特性的影响.同时将微重力下的实验结果与地面功能模拟的实验结果进行了对比.实验结果表明,微重力环境下自然对流基本消失,导线和电子电气元件的散热情况恶化,在过载的情况下,就可能过热,从而导致失火.搭载实验中导线先期着火征兆的获得,将为开发我国微重力下的着火监测和早期报警装置提供新的技术途径,为我国载人航天飞行器内安全防火的工程技术工作提供科学依据和基础数据资料.      

地面模拟静止微重力环境中导线先期着火特性研究

针对在微重力环境中运行的载人航天飞行器上的电缆和导线在工作时由于电流过载导致温度升高而引起着火的情况,提出了"功能模拟"实验原理,并且利用地面实验设备对微重力环境下导线的着火前期特性进行了功能模拟实验研究.通过实验,得到了在微重力情况下由于浮升力的减小使自然对流减弱导致电流过载时导线的热平衡温度高于地面正常重力情况,从而证明了这正是引起航天飞行器着火的潜在点火源.      

SJ-10卫星固体材料燃烧实验装置

为对微重力条件下固体材料着火和火焰传播特性进行研究,研制了实践十号（SJ-10）卫星固体材料燃烧实验装置.利用空间高真空条件,采用实验段内气体环境更新和控制技术,实现了在有限实验空间内对多个实验样品进行研究,并提供准确可控的实验环境条件（氧气浓度和气流速度）.通过地面试验验证,该装置可通过实验样品、氧气浓度、气流速度、点火方式等实验参数的灵活组合,实现空间实验机会的充分利用和预定科学目标.      

空间飞行与回转器回旋条件下青菜开花与花粉发育的研究

比较研究了SJ-8返回式卫星留轨舱微重力条件与地面三维回转模拟微重力条件下青菜生长与发育情况.研究发现空间微重力条件下青菜开花过程需要大约18 h,明显长于地面对照5 h左右.回转器模拟实验结果表明,改变重力影响了花瓣的伸展与发育及花粉的产量,回转条件下花粉细胞中的微管排列明显不同于静止对照.细胞骨架受到干扰可能是改变重力条件下花粉产量降低的原因之一.本研究首次报道了在空间飞行试验中成功地采用了显微实时图像技术观察植物的开花过程,并获得了从花蕾到开花结束各阶段清晰的图像.      

悉数实践-10卫星的"第一"头衔

1 我国第一颗专门的微重力科学实验卫星 实践-10返回式科学实验卫星是为开展多项"微重力科学和空间生命科学"空间实验而专门量身定做的返回式卫星.卫星的承载能力、微重力水平、实验载荷服务支持能力等较以往返回式卫星均有进一步提升,是我国新一代具有安全回收、适应中长期在轨试验、应用灵活和成本低廉的空间科学实验平台.在结构布局上,它充分继承了以往返回式卫星的结构特点,外形是一个圆柱圆锥组合体,内部则是由4个舱段构成的仪器舱及返回舱.根据任务要求,实践-10卫星在轨道设计上也进行了调整,由以往返回式卫星的椭圆轨道变为圆轨道,这一改变,大大提高了微重力水平,为更好地开展微重力环境下的科学实验提供了有力的支撑.     

空间站微重力流体实验设备需求分析

对国际空间站和中国科学实验卫星及载人飞行器上开展的微重力流体实验情况进行论述和分析,重点分析了国际空间站（ISS）微重力流体科学实验设备情况.根据中国空间微重力流体物理科学发展需求,结合国际空间站微重力流体科学实验对设备的需求,提出了未来在中国空间站开展微重力流体实验时空间实验设备需要重点考虑和解决的问题,同时提出相关设计建议.      

微重力环境下植物培养箱设计

基于空间微重力下植物的生物学效应及其微重力信号转导研究需要,在微重力条件下培养拟南芥,获得经微重力条件生长的拟南芥样品.在空间实验过程中实时采集、存储和传输植物样品的数字图像,并根据生物样品的生长周期对生物样品进行低温固定和储存,再由返回式卫星带回地面,开展微重力植物生物学效应研究.      

微重力池沸腾传热研究

对利用中国返回式卫星搭载开展的两次微重力池沸腾空间实验及地基常重力和落塔短时微重力实验的结果进行了评述. 研究发现微重力时丝状加热器沸腾传热会略有强化, 而平板加热器则在高热流条件下明显恶化. 微重力时, 气泡脱落前存在沿加热面的横向运动, 加剧了相邻气泡间的合并, 合并气泡会在其表面振荡作用下从加热面脱落. Marangoni 效应对于微重力气泡行为有重要影响.      

中国科学探测与技术试验卫星

为了先期试验航天任务急需的新技术 ,以及开展空间环境探测与空间科学研究 ,中国在研制卫星初期就开始发展科学探测与技术试验卫星系列。从 2 0世纪 70年代至今 ,中国先后研制和发射了实践 -1、 2 ( SJ-1、 2 )卫星群、 SJ-4及 SJ-5卫星 ,初步形成了 SJ科学探测与技术试验卫星系列。在充分利用东方红 -1卫星技术的基础上 ,在距东方红 -1卫星发射成功不到 1年的时间里 ,发射了科学探测与技术试验卫星系列的第 1颗卫星 ,即 SJ-1。2 0世纪 80年代初 ,中国进行了一箭多星技术试验 ,即利用 1枚运载火箭将 3颗卫星送上天 ,这 3颗卫星分别是 S…     

1990年中国返回式卫星的微重力水平监测

叙述了1990年中国返回式卫星采用的微重力测量系统概况、微重力测量数据的处理方法、微重力测量结果与分折。指出:这是国内首次空间微重力水平监测;研制的JS05-1A 微重力测量仪动态精度优于4μg,响应时间6ms,达到了国际同类仪器的先进水平;该仪器为指导优化空间晶体生长的微重力环境及了解卫星工作状况提供了有力手段。通过对该卫星微重力水平监测所获得的73505对数据进行分折,发现有效载荷动作是影响卫星微重力水平的主要因素,为10~(-4)g 量级;有效载荷不动作时,除1.23%的时间存在10~(-4)g量级不明干扰外,有97.6%的时间微重力的绝对值小于4×10~(-5)g,仅O.3%的时间在10~(-4)g 量级。     

空间在轨流体输运双槽道微重力实验装置

空间在轨流体输运双槽道微重力实验装置通过在微重力环境下对开口槽道中的流动进行观察,可以分析研究微重力下流体输运的稳定特性.双槽道形式的实验装置在单次实验中可同时对两种不同截面,不同流量的槽道流动进行观测,同时可有效提升落塔实验效率,减少不同槽道对比实验中的不确定因素.针对双槽道流体实验装置设计的关键问题,例如密封、压力补偿、设备布局等,提出了实验装置的系统结构及落塔实验步骤.在落塔短时微重力环境中,采用氟化液（HFE7500）流体介质,利用本实验装置成功观测到槽道流体输运流动与失稳现象.      

返回式卫星上的微重力水平估算

导出了近地卫星上任意部位微重力水平的表达式,分析和近似估算了利用我国返回式卫星进行首次空间材料加工试验时的微重力水平,表明是在按轨道周期变化的优于1×10~(-5)g_0的准稳态加速度上,迭加了幅度不超过2×10~(-4)g_0的随机加速度脉冲干扰。我国在1987年8月5日发射的返回式卫星上,首次搭载了一台空间晶体生长炉,在空间微重力条件下进行了以砷化镓为主的十项材料加工试验。为了对所得结果进行科学的分析,就必须知道晶体生长期间的微重力水平。本文结合卫星的实际运行参数给予了估算。     

微重力煤粉燃烧实验装置的研制

介绍了一种空间煤粉燃烧实验装置, 用于研究微重力条件下煤粉颗粒群的热解、气化、着火、挥发的析出与焦碳燃烧及其燃尽等燃烧特性. 采用间断式喷入方式, 当炉膛内温度达到设定值时, 将煤粉通过一定氧气比例的空气喷入, 观察并记录煤粉在炉膛中的燃烧过程. 燃烧完成之后, 测量燃烧产物中的气体成分和含量. 给出了利用该装置在地面进行煤粉燃烧实验的结果. 详细介绍了该实验装置的系统构成、工作原理、工作过程, 并提出了进一步改进的方案.      

卫星搭载聚氨酯泡沫闷烧实验

SJ-8卫星搭载闷烧实验,利用长时间微重力条件,对等压条件下聚氨酯泡沫试样中的闷烧点燃和双向传播过程进行了研究,两种气流氧气浓度分别为21%和35%,气流速度为3.1 mm/s.实验结果表明,氧气浓度较小时,逆向闷烧在传播到试样末端之前将自行熄灭,同向闷烧可以自维持传播至试样末端.气流氧气浓度为35%时,逆向闷烧和同向闷烧都可自维持传播;当逆向闷烧传播至试样末端区域时反应急剧加速,导致局部发生闷烧向有焰燃烧转变;有焰燃烧进一步点燃闷烧反应留下的剩余碳,使其发生剧烈的二次氧化反应,并向下游传播直到剩余碳耗尽.实验结果为研究闷烧机理提供了基础数据,对载人航天器舱内的火灾安全具有实际意义.      

大鼠后肢去负荷体位调节装置设计与实验研究

通过对大鼠尾吊模型进行改进，研制出一种新型可调节体位的大鼠后肢去负荷悬吊装置，研究模拟微重力效应下体液分布变化对大鼠骨代谢的影响.将36只SD大鼠均分为对照组（CON）、头低位后肢去负荷组（HDT）、水平位后肢去负荷组（HH）和头高位后肢去负荷组（HUT）4组，实验21天后，利用DXA检测大鼠的骨密度（BMD）.模拟微重力效应下的三组大鼠后肢均发生严重骨丢失，其中HH和HUT组后肢BMD显著大于HDT组.实验结果表明，体液分布变化可能在模拟微重力效应导致的骨丢失中起到重要作用，新型大鼠后肢去负荷悬吊装置能够调节大鼠体位（体液）进行模拟微重力效应研究.      

卫星氢镍蓄电池电解液在轨回流特性仿真

氢镍蓄电池电解液在轨流动特性是影响其工作性能和使用寿命的重要因素,对蓄电池设计与优化具有重要意义。针对高轨通信卫星使用的80Ah氢镍蓄电池,建立了电解液流动运动的三维仿真模型,采用计算流体动力学（CFD）数值仿真方法,对氢镍蓄电池单体内的电解液在轨微重力条件下的流动特性和分布特点进行了仿真研究。通过对比分析不同边界条件下的仿真结果,提出了在蓄电池极堆与壳体两端之间增加电解液流动路径可以提高电解液回流速度,并改进卫星氢镍蓄电池在轨工作性能,研究结果可为卫星蓄电池和电源系统设计提供参考。     

第五届中-日微重力科学研讨会召开

由中国空间科学学会微重力科学与应用研究专业委员会和日本微重力科学与应用学会联合主办的第五届中日微重力科学讨论会于2002年9月3至6日在甘肃省敦煌市举行.中方和日方各有40余名代表参加了会议.会上双方各有3篇邀请报告,两个分会场的报告共64篇（双方各32篇）.其中微重力流体物理和燃烧研究方面的报告24篇,微重力材料科学和热物理性质研究方面报告23篇,生命科学和生物技术研究报告10篇,实验技术和设备研究报告6篇,微重力科学培训和技术方面1篇.除了报告近年来中日双方在微重力科学领域取得的新研究结果之外,中方报告了今年3月末4月初在“神舟3号”飞船上所进行的微重力科学实验的一些初步结果.日方报告了准备2005年升空的国际空间站日本     

实践五号卫星空间探测与实验成果学术研讨会召开

中国空间科学学会空间探测专业委员会于2002年9月在福建省武夷山市召开了实践五号卫星空间探测与实验成果学术研讨会,出席这次会议的有参加指挥、设计和研制卫星应用系统和有效载荷的科技工作者及领导,到会55人,收到论文34篇.实践五号科学探测卫星的主要任务是:（1）进行空间单粒子事件及对策研究试验并进行空间高能带电粒子和剂量测量.（2）进行未来复杂航天器有效载荷系统与波段高速数传发射机、大容量固态存储器及有效载荷数据管理系统的先期在轨技术实验.（3）进行空间流体科学实验.实践五号科学探测卫星在轨运行期间获得了大量科学数据,顺利地完成了各项实验任务.     

日ETS—7的交会对接试验与机器人试验

日本的技术试验卫星－７（ＥＴＳ－７）拟于１９９７年夏天发射至轨道。该卫星将具有交会对接（ＲＶＤ）试验和机器人（ＲＢＴ）试验这些新的技术试验的特点。两项试验均需在地面进行，但因用于试验的仪器是按照空间微重力环境下动作而设计的，所以到地面１Ｇ环境下使仪器工作是非常困难的。因此，为做好这两项地面试验，在筑波空间中心，专门研制了“ＲＶＤ实验系统开发试验设备”和“ＲＢＴ实验系统开发试验设备”，以便通过运动模拟器完成地面试验。其试验概况如下：１．ＲＶＤ实验系统开发试验在ＲＶＤ实验时，使追踪卫星与靶卫星分离，…     

重力对单气泡生长特性的影响

采用VOF (Volume of Fluid)多相流模型, 通过用户自定义函数UDF (User Defined Function)实现相变过程中质量和能量的输运, 对微重力条件下尺寸为10mm × 10mm × 25mm的矩形通道的池沸腾现象进行数值模拟, 得到了微重力及常重力作用下单个气泡生长特性的差异. 模拟结果表明, 微重力条件下气泡周围的流线与温度场的分布有显著差异; 由于表面张力作用, 微重力下的气泡脱离特性与常重力下不同; 在微重力条件下, 气泡直径的变化比较复杂, 并与重力加速度的大小有关; Marangoni流对微重力下的流动影响很大, 使换热系数波动, 而且波动的幅度随重力加速度的减小而增大.