真空低温环境下红外笼移动装置设计及调试验证

为在航天器真空热试验中方便快捷地实现高、低温工况的转换,设计了红外笼移动装置,高温工况时,将红外笼移至航天器加热面的上方;低温工况时,将红外笼移开。文章以红外笼移动装置的功能、性能需求分析为基础,确定了移动装置的功能模块及设计要求,通过特殊设计使得该移动装置能够克服低温传动失稳或失效问题,并满足真空润滑、电机热控等要求,实际应用表明其具备在真空低温特殊环境下可靠、安全工作的能力。文章最后根据装置的工程应用情况给出了后续改进建议。     

不同压力下竖直深冷表面结霜现象实验研究

文章建立了一个结霜可视化实验装置,对在不同气压条件下的低温竖直表面的结霜现象进行实验研究,掌握了低温环境下的结霜过程和霜层微观形貌特征,实验过程中冷表面的温度控制在-180℃。实验结果表明:常压低温结霜工况下,霜晶呈羽毛状,初始晶核趋向于在冷板的边缘形成,之后平行于冷板表面向下生长,并且在初始霜晶形成后的一段时间内,霜层平行于冷板表面向下的生长速度明显大于垂直于冷板表面的生长速度,向下生长的速度达到0.3 mm/min;真空低温结霜工况下,霜层以颗粒状固体存在,生长速度缓慢,在冷表面上分布均匀,并在霜层生长过程中发现开裂现象。此实验装置提供的清晰结霜图像可为后续展开真空条件下的结霜机理研究提供参考。     

热试验中红外热像仪低温测量能力分析及试验验证

文章分析了红外热像仪在航天器热试验中对低温目标的测温能力不足问题,采用红外干扰消减以及分段辐射定标/分段线性函数拟合的方式,初步解决了红外热像仪在真空低温环境下对低温目标的测量受限的问题。文章的研究结果有助于改进红外热像仪在真空低温环境下的非接触温度测量工作。     

影响行波型超声马达真空低温性能的因素

在真空低温的苛刻环境下,测试了盘形行波型超声马达的负载特性和转速稳定性。引 入输出总功率的概念,分析了在真空低温下超声马达的驱动特性变化情况。针对超声马达的 结构组成,探讨了几个影响非常态下超声马达驱动性能的因素,如胶粘剂、摩擦材料、压电 陶瓷等,为非常态下的超声马达结构设计提供指导。结果表明,随着温度降低,压电陶瓷的 压电性能下降,但采用低温胶制作定子时,超声马达在低真空和低温-80℃环境 下仍能运行。Ekonol基复合材料的摩擦性能受温度的影响较小,适合低温使用。
     

真空低温环境用高精度CCD摄影测量系统

文章介绍了一套高精度CCD摄影测量系统,该系统是专门为在真空低温环境下的摄影测量而研制的,主要应用于卫星天线在模拟真空低温环境下的冷热变形测量试验。在试验过程中当卫星天线处于不同温度时,采用此系统对卫星天线表面进行高精度实时拍摄,将拍摄得到的数字图像传输给专门的图像处理软件分析,就能够得到卫星天线表面的变形数据。该系统的设计思想还可以扩展到其他小型设备在真空低温环境或其他特殊环境下的应用中。     

精密定位与测量技术在真空低温环境下的应用

分析了圆感应同步器和磁栅的特性,提出了在真空低温的特殊环境下进行精密测量的方法。     

光学镜头性能测试用深低温降温系统设计及验证

单镜组件是遥感器的关键部件,在深低温真空环境下对其进行面形测试和稳定性测试,是获取测试数据和验证其结构设计正确性的必要手段。文章针对某单镜组件地面验证试验需求,建立真空环境下低温镜头深低温背景,采用GM制冷机机械降温技术,对温控系统进行设计、研制以及模拟试验,实现了产品在(60±1) K、(160±1) K、(200±1) K的控温指标以及60～300 K的控温区间。该降温系统为遥感器光学镜头在深低温环境下完成面形测试和稳定性测试提供了重要保障。     

卫星真空热试验倾斜姿态模拟装置的设计

为验证月球地形表面坡度以及重力环境对探测器及设备性能的影响,设计了一种探测器倾斜姿态模拟装置。该装置采用双曲柄摇块机构,主要由步进电机、螺旋升降机、转动平台(连架杆)、底框等组成。针对<10-4 Pa的高真空和100 K低温的使用环境以及大尺寸、重负载和高精度的使用要求,讨论了探测器倾斜姿态模拟装置设计时所面临的系列问题及解决方法。该装置已成功应用于“嫦娥三号”以及“嫦娥五号”的真空热试验,满足试验对装置提出的各项指标要求。     

用于真空低温环境的热像仪设备舱方案设计和分析

为实现热像仪在真空低温环境下对目标红外辐射的测量,设计了热像仪设备舱。该舱主要包括机械结构与电气系统,可为热像仪提供温度可控、压力基本恒定的环境。其中,机械结构实现热像仪的结构支撑和密封,电气系统实现舱内的温度控制以及压力监测。文章运用有限元软件仿真分析了温度控制系统可实现的控温范围,并用试验方法验证了仿真分析方法的可靠性;还对设备舱的压力变化及密封圈所需的预紧力进行了估算。分析表明该设备舱能够为热像仪在真空低温环境下提供正常的工作条件。     

石英晶体微量天平辐射效应补偿的初步研究

文章根据我国航天器真空热环境试验污染监测的需要,提出了航天器真空热环境石英天平污染监测的辐射效应问题.通过对石英天平内部结构的热特性分析,设计了具备辐射效应补偿的石英晶体微量天平装置.结合卫星真空热环境下的模拟试验,对这种辐射效应补偿效果进行了验证.     

同轴源原子氧地面模拟设备实用性分析

文章简要叙述了原子氧地面模拟设备的基本要求,介绍了同轴源原子氧模拟设备的性能。从原子氧的能量及分布,通量密度的大小、均匀性、重复性,以及紫外辐照和原子氧同时作用、光学性能原住测量等方面,分析了设备的实用性。该设备以上性能和功能都接近空间实际,因而试验结果比较可靠。     

热真空试验设备复叠制冷系统

卫星部组件热真空试验设备制冷系统提供试验设备的冷黑环境。文章介绍了复叠制冷系统的工艺流程和系统组成,说明了制冷系统的性能特点。为了满足试验设备的长寿命性能,对复叠制冷系统进行了可靠性设计。复叠制冷系统可以应用于卫星部组件热真空试验设备、高低温试验箱以及医用低温箱等。     

Ground based ISS payload microgravity disturbance assessments

In order to verify that the International Space Station (ISS) payload facility racks do not disturb the microgravity environment of neighboring facility racks and that the facility science operations are not compromised, a testing and analytical verification process must be followed. Currently no facility racks have taken this process from start to finish. The authors are participants in implementing this process for the NASA Glenn Research Center (GRC) Fluids and Combustion Facility (FCF). To address the testing part of the verification process, the Microgravity Emissions Laboratory (MEL) was developed at GRC. The MEL is a 6 degree of freedom inertial measurement system capable of characterizing inertial response forces (emissions) of components, sub-rack payloads, or rack-level payloads down to 10(-7) g's. The inertial force output data, generated from the steady state or transient operations of the test articles, are utilized in analytical simulations to predict the on-orbit vibratory environment at specific science or rack interface locations. Once the facility payload rack and disturbers are properly modeled an assessment can be made as to whether required microgravity levels are achieved. The modeling is utilized to develop microgravity predictions which lead to the development of microgravity sensitive ISS experiment operations once on-orbit. The on-orbit measurements will be verified by use of the NASA GRC Space Acceleration Measurement System (SAMS). The major topics to be addressed in this paper are: (1) Microgravity Requirements, (2) Microgravity Disturbers, (3) MEL Testing, (4) Disturbance Control, (5) Microgravity Control Process, and (6) On-Orbit Predictions and Verification.     

红外及微波定标试验用空间环模设备研制

为了满足星载光学遥感仪器红外定标试验和星载微波遥感仪器微波真空定标试验的需求,上海卫星工程研究所研制成一套专用空间环模设备,该套设备在红外定标用20 K冷屏制冷方式的基础上,采用5台G-M制冷机组合冷却冷屏,冷屏温度可降至20 K以下。同时,该设备是国内第一台微波真空定标试验设备。试验证明设备各系统达到设计指标要求。     

Looking ahead: Science requirements for the U.S./International Space Station

During the next eight years the United States, European countries within the European Space Agency, Canada, and Japan will engage in the design and construction of facilities included in the current conceptual design of the U.S./International Space Station. The object will be to build a manned space facility capable of supporting scientific research, technological development, and commercial operations. This paper is directed towards an overview of the essential requirements for successful scientific use of the Space Station. Because specific supporting technologies will change so drastically before heavy use can begin, it is important to discuss the most fundamental aspects of user requirements; namely, (1) What are the characteristics of a remote, manned space facility that can promote first rate scientific use? (2) What does it take to achieve such a facility, and (3) What guidelines can be given such that once the facility is in operation it attracts the best possible scientific talent?     

KM5B空间环境模拟试验设备研制

为满足SAST5000平台卫星及SAR系列卫星整星真空热试验需求,研制成一套大型空间环境模拟试验设备KM5B。该设备采用整体设计、分步实施理念,现已完成立式主容器和右侧卧式容器的建设,后续还可根据需要对其进行扩展。文章概要介绍了该试验设备的技术指标、系统组成、研制特点等。KM5B是我国已建成投入使用的第二大空间环境模拟试验设备。     

Space station freedom ground systems program—A survey

The Space Station Freedom will be a permanently manned, low-Earth orbit research facility, elements of which are being provided by the United States, Canada, countries of the European Space Agency and Japan. The facility will be assembled in space and operated well into the twenty-first century. The ground infrastructure must be able to support both assembly and long-term operations. The infrastructure will consist of ground facilities, support systems and the associated planning and management procedures. The key facilities identified to support Space Station Freedom Program (SSFP) integrated operations and their SSFP roles will be described in detail in this paper.

Requirements for the integrated ground infrastructure are developed and controlled within the SSFP requirements documentation and baselining processes. A Ground Systems Program directive summarizes key operations functions, roles and responsibilities of the various program participants. During 1992, the SSFP is conducting a major program review of the ground infrastructure including the definition of all facility and support system functional capabilities, interfaces and dataflow requirements. Operations functionality and interface verification tests are being identified and operations readiness dates are being established.     

ZM-4300光学遥感器空间环境模拟试验设备研制

ZM-4300光学遥感器空间环境模拟试验设备针对航天光学遥感仪器空间环境模拟试验而设计制造,可进行航天光学遥感仪器的热光学、热真空、热平衡及热循环等空间环模试验。设备包括8个主要分系统;具有液氮和机械制冷两个制冷流程;真空容器24 h累积污染量不大于1.36 g/cm2。     

KM3大型空间环模设备放气污染检测与污染控制

首次建立了对空间环模设备放气污染检测的6种测试方法,应用于KM3大型空间环模设备的多次试验中,并依据检测结果,对 KM3系统的污染特性从污染来源、成分及分布进行了详细论述,提出了一些相应的控制方法。     

卫星磁试验设备和磁试验技术

文章全面、系统地介绍了国内外卫星磁试验设备和磁试验方法,反映了当前磁试验技术的发展水平。