国外卫星用蓄电池的技术现状及发展趋势

综述了作为空间储能装置的蓄电池的技术现状及未来可能的发展趋势。在镉镍蓄电池方面具有丰富的飞行经验,技术成熟,成本较低,今后一段时期内在低轨道卫星上仍占主要地位;IPV氢镍蓄电池已取代镉镍蓄电池作为地球同步轨道卫星的首选储能装置,在六十多颗卫星上应用;用于低轨道卫星的氢镍蓄电池技术也取得进展,新设计的蓄电池地面试验循环寿命已达到三万次(60％DOD),有望取代镉镍蓄电池;CPV和低压氢镍蓄电池在小卫星应用上有明显优势;钠硫蓄电池和锂蓄电池具有较高的比能量特性,对它们的研究还在继续,这两类蓄电池可望成为下个世纪新的空间储能装置。     

航天器用氢镍蓄电池钝化技术研究

为了减缓蓄电池组爆炸产生的空间碎片,文章对常在航天器上应用的氢镍蓄电池的钝化技术进行了研究。首先分析了氢镍蓄电池的爆炸机理,然后针对氢镍蓄电池组提出了安全性设计方法;进行了过充电、过放电等蓄电池爆炸试验;研制了一台氢镍蓄电池钝化装置,进行了蓄电池钝化消能试验。     

GEO卫星氢镍蓄电池压力在轨特性研究

针对多颗地球静止轨道(GEO)卫星氢镍蓄电池组压力数据在轨正向漂移的现象,文章分析了测量方式及温度对压力遥测的影响,提出基于小波分析和平稳时间序列分析的数据趋势项提取方法,并在数据趋势项的基础上建立压力遥测的修正模型。以该模型为依据,预测下一个地影季充电压力终止点。研究结果:可以在地影季到来前,及时调整氢镍蓄电池组在轨充电终止阈值和报警阈值,防止过充电,确保蓄电池组在轨管理的准确性和安全性,并有效提高蓄电池组寿命。     

卫星用氢镍蓄电池组

文中论述了卫星用５０安时大容量氢镍电池，在改进极组设计和单体结构设计基础上，又按空间应用要求进行了电池组设计。其中克服了电池组结构设计，热设计和电设计等技术难关，完成了８只单体的电池组研制。该电池组比能量达３８ｗｈ／ｋｇ，并初步通过力学环境试验和充放电循环寿命试验，为氢镍电池组在空间应用奠定了基础。５０安时大容量氢镍电池组的预研填补了国内空白。     

基于性能退化的星用产品寿命预测方法及工程化应用研究

为解决星用核心部件的寿命预测问题,对星用活动部件、蓄电池等耗损型/退化型产品的寿命预测进行了研究。提出了一种面向工程的寿命预测方法及其应用策略,通过产品寿命要求分析、产品失效机理分析、性能退化数据采集与处理、性能退化建模、寿命分布建模及寿命预测等5个步骤,用性能退化数据实现对耗损型/退化型产品的寿命评价。以氢镍蓄电池为应用对象,选定循环周次为寿命表征,放电终压为退化特征量,剔除采集数据中的野点和活化效应,建立三阶段退化模型,用威布尔分布拟合获得了可靠寿命。方法和应用策略可用于工程实践。     

GEO卫星氢镍电池失效的应力因子及在轨管理

详细分析了影响GEO卫星氢镍电池在轨寿命的因素,指出通过合理的在轨管理,可最大限度地减少氢镍电池的使用应力,增加电池的实际使用寿命。另外,还简要评述了我国GEO卫星氢镍电池的在轨管理理念和现状。     

天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池内部温度场仿真分析与验证

建立了氢镍蓄电池温度场热仿真模型,模拟氢镍蓄电池放电过程的温度。实测结果表明仿真计算值与实测结果一致性较佳,两者温差最大仅0．7℃,验证了热仿真模型的有效性。用该仿真模型对天宫一号（TG-1）目标飞行器40A·h氢镍蓄电池进行了热设计优化,根据优化结果研制了相应的电池。对电池内部温度的测试结果表明其内部最大温差约5℃,...     

月球卫星氢镍蓄电池在轨管理技术及性能分析

针对月球卫星工作模式多,功率需求变化大,自主控制能力要求高的特点,防止蓄电池出现欠充电、过充电,确保卫星供电安全,文章提出了以电子电量计控制为主、压力控制为辅的氢镍蓄电池在轨自主管理技术,包括充电控制模式、多模式多速率充电管理、全光照期充电管理和月食充电管理等内容,并给出了电池在轨测试情况。在整个任务飞行过程中电池以优异的性能在轨运行,实践证明月球卫星氢镍蓄电池在轨管理技术合理、有效。     

天宫一号目标飞行器电源分系统设计

介绍了天宫一号（TG1）目标飞行器电源分系统的组成和主要技术指标。分析了国内在低轨飞行器上采用100V高压母线、大批量使用国产氢镍电池、三结砷化镓太阳电池片和半刚性基板等关键技术。回顾了电源分系统研制过程中高电压元器件体系建立、半刚性帆板力学及空间环境设计与验证、氢镍电池在轨寿命和可靠性研究,以及高压电源系统可靠性及安...     

锂离子蓄电池在DFH-4平台上的应用研究

在东方红四号(DFH-4)平台上应用锂离子电池,将大大减少供配电分系统的重量和体积,提高卫星的承载能力,增加经济效益。文章通过分析锂离子电池在空间应用的特点,结合DFH-4平台能力提升的迫切需求,提出了锂离子电池替代氢镍蓄电池的可行性方案,并对应用锂离子电池带来的接口变化以及适应性进行了深入的剖析,其分析结果可为卫星型号研制提供参考。     

Cognitive performance aboard the life and microgravity spacelab

The impact of microgravity and other stressors on cognitive performance need to be quantified before long duration space flights are planned or attempted since countermeasures may be required. Four astronauts completed 38 sessions of a 20-minute battery of six cognitive performance tests on a laptop computer. Twenty-four sessions were preflight, 9 sessions were in-orbit, and 5 sessions were postflight. Mathematical models of learning were fit to each subject's preflight data for each of 14 dependent variables. Assuming continued improvement, expected values were generated from the models for in-orbit comparison. Using single subject designs, two subjects showed statistically significant in-orbit effects. One subject was degraded in two tests, the other was degraded in one test and exceeded performance expectations in another. Other subjects showed no statistically significant effects on the tests. The factors causing the deterioration in the two subjects can not be determined without appropriate ground-based control groups.     

低轨互联网卫星在轨单粒子翻转分析及防护措施

空间单粒子翻转（SEU）对于在轨卫星寿命和可靠性有着较大的影响,然而,针对低轨互联网卫星1000～1200 km的典型极地轨道空间SEU,目前缺少在轨试验验证结果。文章对某型号的两颗卫星在轨7个月以来的SEU事件记录数据进行处理和分析,给出互联网卫星1050～1425 km不同轨道高度上的SEU事件发生的频度、区域及概率,结合在轨运行情况提出互联网卫星在轨单粒子翻转的软硬件防护设计措施。数据表明,在当前低轨互联网卫星的典型轨道高度上,对于抗单粒子翻转阈值为0.7 MeV·cm2/mg的低阈值SRAM器件,在轨SEU事件大部分发生在SAA区域,发生概率约为7.63×10-7 bit-1·d-1。结合卫星在轨空间防护设计经验,通过加强元器件选用控制、软硬件冗余设计、关键器件限流等措施,可以有效提高低轨互联网卫星的在轨可靠性。     

空间辐射环境引起在轨卫星故障分析与加固对策

文章对卫星由于空间辐射环境导致的在轨故障进行了统计;对某卫星数传综合处理器在轨单粒子翻转故障的现象、机理和措施等进行了分析;根据在轨故障案例、实际工程经验和仿真分析,从硬件和软件两方面提出了具体的降低单粒子效应的多种抗辐射加固设计方法,以延长卫星在轨工作寿命。     

深空探测重力模拟飞行器方案设想

为解决失重环境对航天员生理健康的影响,在调研国内外重力飞行器研究现状的基础上,结合重力模拟飞行器的原理及人造重力舒适度影响因素,提出了一种通过自旋产生人造重力的深空探测飞行器方案设想。最后给出了重力模拟飞行器建设的实施规划、总体方案、在轨组装流程及技术难点。深空探测重力模拟飞行器稳定运转可为空间工作生活的航天员提供与地面无异的重力环境,将为执行深空探测任务提供必要的环境保障。     

空间环境对光学元件分子污染的影响及减缓方法

随着航天器在轨寿命的延长，分子污染对其空间光学系统在轨安全和可靠性的影响越来越突出。文章首先阐明空间分子污染的来源及其对空间光学元件的效应；之后分析温度、紫外辐射、激光照射等空间自然环境和人工环境对光学元件分子污染的影响，揭示空间环境影响光学元件分子污染的演变过程和形态；进而给出地面预处理、表面改性、优化系统设计和在轨主动清除等方面的空间光学元件分子污染减缓与清除技术；最后提出分子污染的高灵敏监测、热控及分子污染吸附复合涂层、分子污染在轨高效去除技术、先进的协同模拟设备和仿真技术等研究方向。     

黏弹阻尼技术在航天器上的应用与展望

黏弹阻尼技术作为一种被动振动控制技术,可有效改善航天器的载荷环境.文章对黏弹阻尼技术在航天领域的应用(包括航天器发射段和在轨段)进行了综述,指出了航天黏弹阻尼技术发展的薄弱环节,提出了有针对性的4项建议,涵盖了建模、空间环境试验、优化技术和试验验证方面的内容,并对未来技术的发展作了展望.     

CPL技术在FY—1C卫星中的应用

为使FY 1C卫星上的镉镍电池可向空间散热 ,以降低工作温度 ,采用了毛细泵回路 (CPL)技术。介绍CPL的工作原理、主要组成以及在卫星上控制星载设备温度应用的设计技术 ,给出了在地面进行的各项热性能试验情况。卫星在轨运行测试验证表明 ,卫星温度处于最佳状态 ,镉镍电池组的温度控制在 (4～ 9)℃的范围内 ,6台镉镍电池之间温差小于 3℃ ,满足镉镍电池的特殊温度要求     

趋势分析法在卫星在轨管理中的应用

深入研究趋势分析方法在卫星在轨管理中的应用,可以弥补长期以来运用参数门限方法发现异常的缺点,帮助在轨管理人员了解卫星重点部件的性能变化,及时发现相关部件的在轨异常,提高其专业分析能力。文章以范例的形式,利用趋势分析方法针对卫星重点部件的遥测参数进行了分析,并得到星上是否异常的结论。