卫星留轨舱微重力防火实验研究

介绍卫星搭载实验项目导线着火前期特性硬件研制以及实验结果。空间飞行实验中获得了导线着火前期的温度和辐射特性,继而研究了导线过载电流、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,在过载情况下就可能过热,从而导致失火。空间飞行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。     

“神舟八号”飞船实时水稻细胞培育及表达谱芯片分析

成功建立了在空间微重力条件下水稻细胞的培养体系,并在"神舟八号"飞船空间飞行时的微重力条件下对培养过程中的细胞进行了实时固定,保存了水稻细胞中反映微重力条件下基因表达状态的RNA样品。返地后,用RNA质量检测和表达谱芯片方法对回收样品进行了分析。提取的水稻细胞RNA质量检测合格,表明本次空间的实验和固定方法可行和可靠。进一步分析水稻表达谱变化情况显示,微重力条件下水稻细胞的表达谱相比地面重力条件和微重力条件下人工1 g条件下的对照有显著差异。     

YAG、GGG晶体机械损伤层X射线检测

介绍了在普通Ｘ射线衍射仪上利用旋转样品台，通过精确调鳌，使晶面法线处于衍射平面，从而进行晶体机械加工损伤层的Ｘ射线衍射分析．衍射分析结果表明，研磨后的晶体表面是由破碎镶嵌层、裂纹及晶格畸变等损伤层组成．配合腐蚀实验，确定出不同工艺方法产生的损伤程度及损伤层深度，并证实通过控制机械化学抛光时间能够实现ＹＡＧ、ＧＧＧ晶体的无损伤加．     

空间植物栽培关键技术地面验证试验研究

针对空间微重力下植物栽培的特点,通过搭载一台植物栽培装置对空间微重力下植物栽培的关键技术进行模拟和验证。试验验证了种子发芽技术,确定了切缝、海绵塞和丸粒化三种发芽方式并存的方案;验证了水分传导技术,确定了最终的注水和补水方案;验证了养分供应技术,采用缓释肥作为植物的养分来源;验证了缓释肥在栽培基质中的养分释放特性。在地面验证试验过程中,植株生长发育良好,在确定的栽培方案下,植株平均株高可达7 cm,平均叶片数可达到6片/株,平均鲜重可达到5.5 g/株。试验结果证明了种子发芽结构和水分养分供应技术的合理性。     

空间微重力主动隔振技术研究

在轨运行航天器上的实验载荷面对的是航天器内的微重力环境。由于扰动传递到实验载荷上会影响实验的有效性,因此,需要对实验载荷采取一定的振为隔离手段。主动隔振能够有效隔离低至0.01Hz的扰动,成为微重力隔振技术的发展方向。国外多种隔振装置的研制成功,对我国航天实验载荷的主动隔振装置研制具有借鉴作用。     

国家微重力实验室落塔及微重力实验研究

落塔是短时、经济的微重力实验地基自由落体重要设施。中国科学院力学研究所国家微重力实验室落塔,在近三年来我国空间计划一些重要项目的预研中发挥了重要作用。     

空间站微重力燃烧研究现状与展望

报告了近十年国外针对空间微重力燃烧科学的战略规划,综述了在国际空间站上已经进行的微重力燃烧实验内容,分析了实验的意义和取得的成果,例如冷焰的产生。概述了即将开展的实验。最后考虑我国国情和研究基础,提出了我国微重力燃烧科学的关键问题及发展方向:以解决航天工程的重大需求为目标,兼顾对燃烧基本过程和规律的科学研究;注重与载人航天器防火安全直接相关的应用基础研究,注重与节能减排相关的应用研究。     

空间生物学中应用秀丽隐杆线虫的研究进展

空间环境能够对包括人类在内的生物体产生多种生物学效应,其中空间辐射和微重力是主要的影响因素,可以引起生物体在多个生物学水平上发生明显的变化。受空间飞行试验的条件限制,选择一种合适的生物学模式材料就成为了开展空间生物学效应研究的前提和基础。本文主要概述了秀丽隐杆线虫的生物学优势,总结了利用线虫开展的空间生物学研究进展,并对利用线虫进行地面辐射和模拟微重力的实验结果进行了讨论,总结和分析了利用秀丽隐杆线虫进行空间生物学研究应该注意的问题。     

用光学干涉方法对液相扩散传质过程的研究

液相中扩散传质过程研究无论对于基础理论还是生产实践都具有重要的意义。但在通常的重力环境中,传质过程不是单因素地由浓度梯度来决定,对流和沉降会对实验研究产生重要的干扰。通过光学干涉技术的应用,实现对于扩散过程中的传质系数进行测量,实验中采用Mach—Zehnder干涉仪对于整个传质过程进行监控并记录相关图像信息。这些图像信息是贯穿在整个实验过程中的连续录像,不同于其它实验记录的静态图像。通过计算这些随时间改变的干涉条纹的变化,就可以推导出传质系数的结果。实验液体选用水／葡萄糖溶液,之后还将进一步将该实验装置搭载TF-1火箭,进行微重力实验,以排除重力产生的影响。     

基于空间环境下细胞预处理装置的研制

生物样品的分离纯化是生命科学研究中的重要环节。在常规地面分离方法中,往往用到离心、萃取等操作,然而在空间微重力条件下,常规的方法无法进行,需要采用特定的方法和技术进行研究。以实现空间环境下细胞内生物大分子的分离为目标,研制了一种可以自动化一体化的装置,其先对细胞样品进行清洗、裂解并释放内溶物,然后在超滤分离池中将生物大分子和小分子化合物进行分离。通过对分离获得的大分子物质如蛋白质的回收率来优化仪器装置的最佳运行条件。结果表明,所研制的装置通过泵在一定频率下的切换,可使裂解体系在膜上进行反复的往返振动,从而使裂解液与细胞进行充分的接触,有效提高了细胞裂解的程度,提高了大分子蛋白的回收率,并通过条件优化确定了装置的最佳运行条件。     

空间站微重力环境研究与分析

太空中的微重力环境对基础科学研究和新技术开发具有重要意义,为了满足未来我国空间站开展微重力科学实验的需求,需要对空间站上的微重力水平进行分析和评估,指导高微重力要求实验载荷的布局和微重力实验期间的飞行任务规划。空间站上的微重力水平用加速度值度量,通常可以分为准稳态加速度、瞬态加速度和振动加速度。针对此问题调研总结了国际空间站的微重力研究情况,并以400 km轨道高度上100吨级"T"字型积木式空间站作为算例,估算其准稳态加速度大小及分布,并初步分析瞬态加速度水平的量级。结果表明,空间站准稳态加速度水平在1μgn量级,主要贡献来自重力梯度效应;瞬态加速度可达103μgn量级。文章对将来我国空间站微重力应用支持的设计工作有一定的借鉴意义。     

Thermal Stresses and Cracks During the Growth of Large-sized Sapphire with SAPMAC Method

本文利用有限元法对冷心放肩微量提拉法(SAPMAC)生长大尺寸蓝宝石单晶过程中的热应力进行了模拟计算,应用临界缺陷理论解释了裂纹的萌生与扩展机理。研究表明,晶体内的热应力主要与晶体生长速率,环境温度和结晶取向有关;较大热应力多出现在结晶界面,放肩、收尾以及直径急剧变化等位置;最大热应力总是出现在籽晶与新生晶体的界面附近。裂纹将在临界缺陷位置产生,并在应力作用下沿a或m面扩展。计算结果与实验结果基本吻合,通过晶体生长系统和生长工艺的改进,对晶体的开裂问题得到了有效的抑制。     

多关节脚限位装置机构设计与仿真分析

对在空间微重力环境下,通过连接空间机械臂来固定和支撑航天员在轨维修操作的多关节脚限位器装置进行研究。多关节脚限位器装置限制航天服的靴子防止航天员脱离脚限位器,同时为航天员在轨维修操作提供多个自由度的调节范围。对多关节脚限位器装置的多关节结构进行设计与分析,针对某些特定动作进行运动学仿真,并进行试验验证。此外,还对关节运动范围进行了分析,使用Adams软件对载荷限制单元防冲击载荷与缓慢变化载荷的能力进行了仿真分析。     

空间密闭系统中高等植物生长发育的研究

通过对"实践八号"育种卫星留轨舱中进行的密闭培养系统中高等绿色开花植物青菜(Brassica parachinensis Bailey)从种子萌发、幼苗生长到开花授粉各个阶段的实时图像观察,与地基对比实验的研究,初步了解到空间微重力对高等植物从营养生长到生殖生长转变,以及开花等重生理过程的影响。这是我国首次在空间进行的密闭培养系统中高等植物生长发育过程的实时图像观察实验,采用显微图像观察技术、空间植物培养技术、培养环境控制技术与生物目标观察固定技术等,为空间生命支持系统提供重的技术依据,并通过显微实时观察装置的研制与空间应用,加强对空间生命科学实验过程的在线检测和实时监控能力,为空间生命科学研究的遥科学方式建立技术基础。     

基于成像式照度探测的光源光强分布测量

基于成像式照度探测的光源光强空间分布特性测量方法以其量值准确、大幅消除背景光干扰等优点,受到人们的广泛关注。本文根据成像式照度探测原理设计了一套光源光强空间分布特性检测装置,通过实验测试了该检测系统,并总结了测量位置与光强空间分布测量误差之间的关系。该系统具有很好的实用价值。     

空间目标的高分辨率散斑成像技术研究

地基光学望远镜对空间目标的成像分辨力受到大气湍流的严重限制。散斑成像技术能利用目标的短曝光序列图像来实现目标图像的高分辨复原,从而使光学望远镜达到其衍射极限分辨力。对空间目标在不同湍流强度下的成像进行了数值模拟,并采用散斑成像技术对这些模拟图像进行复原实验。实验结果表明:复原图像的分辨率相对于模拟模糊图像得到明显提升,且当采用Sobel算子作为像质评价函数时,复原图像的质量提升了2倍以上。最后对实际月球表面图像进行了复原实验,复原的月球图像不仅视觉清晰度得到提高,还显示了更多的细节信息;且像质评价函数结果是原始图像最好帧的3倍。另外,散斑成像技术也适用于非等晕成像。     

GOI法蓝宝石单晶生长温场优化设计与模拟分析

通过对温场的数值模拟计算,发现外加轴向、径向温度梯度能够提高界面稳定性,减小熔体热对流,有利提高晶体的生长质量.根据大尺寸蓝宝石晶体生长的温场要求,对常规的GOI法晶体生长炉进行了改造,并设计了独特的加热体形状和隔热屏结构,能够为晶体生长系统提供可控的轴向、径向温度梯度.通过试验比较也证明了改造温场后的单晶炉能够生长出性能较好的大尺寸蓝宝石晶体.     

“实践”八号卫星高等植物培养箱

介绍"实践"八号科学实验卫星高等植物培养箱的技术特点和空间飞行实验情况,重点是生物实验内容、系统组成,以及显微相机自动调焦算法、培养装置内部环境条件保障、植物花朵柱头成像光路与柔性定位等关键技术应用,并总结空间飞行实验的收获与不足,提出今后的改进方向。     

金属材料空间3D打印技术研究现状

空间3D打印技术对航天器维护及深空探测具有重要意义。结合金属材料3D打印技术的特点及空间的微重力环境,从热源适应性、材料适应性、成形工艺适应性等方面探讨了金属空间3D打印所面临的困难。在此基础上,提出了空间3D打印宜选取电子束或激光为热源、丝材为原料的技术方案,并简述了目前国际上3D打印技术在微重力环境下金属材料制备方面的研究现状,分析了微重力条件下金属材料凝固时气孔等凝固缺陷的形成及元素偏析行为。围绕空间站建设和载人深空探测需求,讨论了金属材料空间3D打印在空间站自我修复及金属构件在轨制备等方面的应用前景。     

B型引力探测器50年探索总结

本文从简要介绍爱因斯坦的广义相对论的预测及验证原理开始,描述B型引力探测器(Gravity Probe B,GP-B)卫星的组成,并对GP-B卫星上搭载的仪器装置、运行环境进行详细的介绍;重点分析GP-B卫星上陀螺的关键技术;最后介绍了数据处理方法、最终的实验结果及两个意料之外的问题并给出我们对GP-B实验的思考。