我国深空探测对航天材料及工艺的需求

随着我国首次月球采样返回和火星探测器"天问一号"任务的圆满完成,我国深空探测进入了新的发展阶段。本文首先对我国深空探测的现状和发展趋势进行了分析,进而对深空探测面临的极端温度、强太阳电磁辐射、强粒子辐射、尘与尘暴、酸性大气等环境及对深空探测任务的影响进行了梳理,进而从材料及结构的轻量化、高效热控制、可靠的辐射防护与抗辐射能力、提供可持续的能源、具有较强的耐腐蚀性能、具有较好抗尘与尘暴损伤性能、在轨组装与制造等角度梳理了深空探测对航天材料与工艺的需求,最后从轻质结构机构材料、高效热控制材料、组合辐射防护及耐辐射材料、耐腐蚀材料、耐尘与尘暴材料、高可靠能源材料、3D/4D打印技术等方面给出了深空探测材料与工艺的发展方向。     

我国载人航天电源系统的技术发展成就及趋势

载人航天电源系统是一个庞大的系统工程，状态复杂、可靠性要求高、技术难度大。本文在阐述我国载人航天电源系统组成和特点的基础上，从电源系统架构、太阳电池翼、储能电池组、并网控制以及在轨维修与更换等方面，详细论述了我国载人航天电源系统的各阶段技术突破和技术引领，并对后续载人月球探测提出展望，梳理了能源系统重点研究方向和关键技术，为未来载人月球探测任务顺利实施奠定技术基础。     

Simulation and analysis of asteroid force closure anchoring performance based on discrete element method

Asteroid exploration is significant for studying the origin of the solar system, establishing planetary defenses, and alleviating the resource crisis of the Earth. Asteroid anchoring is the basis of in-situ exploration and resource development and utilization. Therefore, the performance of asteroid force-closure anchoring is investigated using the discrete element method. The micro parameters of the simulated materials are calibrated with angle of repose and uniaxial compression experiments, based on which the regional modeling method is adopted to establish the anchoring discrete element model. Asteroid anchoring experiments are conducted on a self-developed microgravity simulation platform to verify the accuracy of the simulation model. The asteroid anchoring simulations are performed to investigate the influence of external force on the anchoring performance. The analysis of anchoring force varying with time and the interaction between the anchor and regolith particles reveals the influence mechanism of external force direction on the anchoring performance. The external force direction affects the critical anchoring force by influencing the failure of the force-closure structure. The comprehensive analysis of simulation results clarifies the variation of the critical anchoring force with the external forces. Finally, a stable anchoring region is established, beneficial for asteroid anchoring device design.     

月表陨坑检测轻量化深度学习方法

针对目前基于深度学习的陨坑检测方法存在的模型参数量大和检测速度慢的问题，提出了一种轻量化的深度学习陨坑检测方法。首先，采用通道剪枝方法删减卷积神经网络中冗余的卷积核，得到结构紧凑高效的陨坑检测模型。然后，使用轻量化的深度可分离卷积操作替换基础陨坑检测模型中的标准卷积操作，进一步降低了模型的复杂度。仿真实验结果表明，所提出的轻量化陨坑检测模型能够保证较高的像素预测精度，并且能够适应亮度、图像噪声等干扰因素的影响。同时，与轻量化处理前的模型相比，参数量减少了99.2%，检测速度提升了94%。     

深空探测用柔性太阳毯的制备及性能

面向我国深空探测任务用新型柔性太阳毯，开展了柔性复合材料制备工艺技术、性能评价研究。结果表明，采用模压聚酰亚胺纤维增强有机硅橡胶柔性复合材料，能够满足柔性太阳毯需求。自动涂胶工艺能够实现高黏度硅橡胶均匀薄涂在聚酰亚胺薄膜表面。对比测试表明，硅烷偶联剂能够提高柔性太阳毯的T剥离强度，但使其低温柔韧性下降。     

一种多源测距与视觉惯性融合的月球车定位方法

针对月球车月面探测活动任务中对高精度定位的需求,当前视觉惯性定位方法存在误差累积,并且在缺乏先验环境信息时无法消除,基于三角测量原理的无线电定位方法可以通过测量接收端到至少三个不同发射端的距离来确定目标物体位置,但需要架设三台以上基站,因此难以满足月面环境下大范围定位的需求。文章提出了一种基于基站无线测距和视觉惯性里程计融合定位方法,以解决上述定位手段存在的问题。该方法首先利用视觉惯性里程计构建的环境模型将WIFI、UHF和UWB三类无线电基站测距信息进行融合,然后将测距结果和视觉IMU信息进行位置联合解算来确定月球车位置,最后在Matlab和Gazebo软件平台上进行仿真验证,在距离基站最远行进1500米的条件下实现了0.92米定位误差。实验结果表明,该方法能够在满足月面探测任务对于精准定位的需求。     

我国未来探月工程任务对材料需求展望

月球是深空探测的热点,也是美、欧等国家航天技术的竞技场。随着我国"绕、落、回"探月工程的成功实施,建设月球基地和月球空间站已成为新任务的论证热点,这将对材料提出新的需求和发展方向。本文在概述月球环境对航天材料的影响的基础上,分析我国未来探月工程的任务难点,并从轻量化结构、高效热管理、先进热防护、低温润滑、防尘、缓冲吸能等不同角度提出了探月工程对航天材料的新需求,最后给出了后续如何发展探月工程新材料新技术的建议。     

载人月球科研试验站建设规划及设想

进入21世纪以来，月球再次成为太空探索的焦点，许多国家提出各自的探月计划。区别于在美国60年前完成的阿波罗工程，未来月球探测的重点聚焦月球的长期建设与开发。如何充分利用当前的技术积累，在有限的运载能力和合理的发射运营成本条件下，建设载人月球科研试验站，实现月球极端环境下的长期运行是一个值得关注和研究的课题。结合当前国内外载人航天与探月工程发展情况，提出我国载人月球科研试验站人货分落、分段建设的规划设想。通过对安全性设计、乘组规模、环控生保需求、选址等展开分析，明确初步月球科研试验站建设需求，并提出满足2人长期月面驻留“2+1”构型月球科研试验站方案。     

工龄探索技术研究

工龄探索作为以可靠性为中心的维修的重要部分,一般是指在飞机服役后通过收集飞机使用维修信息从而对飞机初始维修大纲制定时的缺省问题重新回答,以合理地优化飞机预防性维修任务及其间隔的过程。工龄探索过程分为准备阶段、分析阶段和跟踪阶段,针对不同类型及故障后果的预防性维修任务具体分析了开展工龄探索的一般方法及逻辑决断流程,为我国飞机维修大纲适用性与有效性评定和预防性维修任务及间隔持续优化提供依据。     

功能型复合材料在深空探测任务中的应用研究进展

分析了深空航天器面临的复杂空间环境以及对航天用功能型复合材料的需求,系统综述了耐高低温、抗宇宙射线、电磁屏蔽等深空探测环境用功能型复合材料的研究进展,最后,展望了功能型复合材料在深空探测领域中的潜在应用。