月球极区水冰钻取模拟试验系统研究

探测并利用月球极区的水资源一直是月球探测的研究热点。针对钻取及凝华装置开展系统级真空低温试验的需要，建立月球极区水冰钻取模拟试验系统，根据水的三相转化关系设计了2个阶段的试验流程，试验中混合物容器中的水可保持固态。初步试验结果表明，所建立的试验系统能够满足现阶段开展月球极区真空低温试验的需求，为验证产品性能、优化产品工况、促进月球极区水冰获取工程技术的发展提供条件。     

稳压CO2气体氛围火星环境模拟试验系统设计

火星表面低压和低温的大气条件意味着传统的热真空试验设备不能满足火星探测任务型号的地面模拟试验需求。为此,设计研制了以CO_2为气体氛围的火星环境模拟系统。采用气氮调温解决了罐体结露的问题,并采用移动压力控制系统保持在试验温度范围内CO_2气体状态和压力稳定。该系统已成功用于多个火星探测器型号部件产品的地面模拟试验,为火星探测任务开展提供了支持。     

KM5A空间环模试验设备研制

KM5A空间环模试验设备主要用于为航天器进行地面模拟试验提供真空、冷黑及太阳辐射等空间环境。设备主要包括真空容器、真空抽气系统、热沉、氮系统、测量及数据采集系统、外热流模拟系统等。文章概要介绍了该试验设备的系统组成、主要性能指标及关键技术。     

航天器多子网时间同步系统设计与验证

为了保证多舱段多子网深空探测器在交会对接、着陆下降、再入返回等特定任务阶段的导航精度要求,针对探测器中各子网守时时间与地面标准时间同步的精度需求,对国内外多子网航天器典型组网方式和时间传输机制进行了研究和分析。在此基础上,文章提出了一种典型的多子网深空探测器时间同步设计方案,采用了基于上下级子网和对等子网相结合的时间同步机制,设计了时间传输机制保证时间维护和发布的精度。经过理论分析和地面试验,文章所述时间同步系统设计方案可以在无GPS卫星支持的条件下,长时间内实现时间精度的自主维护,满足深空探测任务的器地时间同步需求。该设计方案已成功应用于某多子网深空探测器并通过了验证,可为未来深空探测任务相关设计提供参考。     

面向载人月球探测的月面环境模拟试验关键技术分析

文章针对未来有人参与的月球探测任务,首先开展了月球表面环境地面模拟试验验证需求分析,归纳总结了国内外技术发展现状。然后,提出并分析了载人月球探测地面模拟试验需重点研究的关键技术:真空热环境下月面移动式多体低重力模拟技术;复杂月面环境高精度热流模拟技术;大容量布尘条件下超高真空获得与保持技术;月面辐射与月尘环境模拟技术;月尘防护效能量化评估技术;月面综合环境试验验证技术等。最后,给出了面向载人月球探测的月面环境模拟试验技术研究总体方案,并对月面环境模拟试验技术的发展目标进行了展望。     

基于真空试验的热光学集成分析方法

为了能够有效利用空间光学遥感器(空间相机)真空环境下的试验结果开展相机温度场对光学系统性能影响规律的定量研究,文章在典型热光学集成分析流程的基础上,提出一种基于空间相机真空试验(含热平衡试验和热平衡条件下成像试验)的热光学集成分析方法。通过对关键技术环节的详细描述,论述了实现基于真空试验的光-机-热耦合仿真分析的技术途径。基于真空成像试验的热光学集成分析方法能够有效地将热光学的分析与真空试验数据相结合,获取最为接近相机实际状态的热光学分析模型及方法,从而指导空间相机的光、机、热方案设计及优化。     

月地高速再入返回航天器时统设计及验证

月地再入返回航天器在第二宇宙速度下实现服务舱和返回器分离,返回器以半弹道跳跃方式准确地再入并着陆在预定回收区,为了保证返回器的导航精度,对返回航天器的时间精度有一定的要求。为此,文章提出适用于二级信息拓扑结构的多舱段航天器的器上时间维护系统(简称"时统")和相应的地面验证系统设计。通过理论分析和地面验证试验,并结合月地高速再入返回航天器真实在轨飞行数据分析,证明此时统设计能够在较长时间内使月地再入返回航天器的器上时间精度保持在较高的水平。     

超声检漏方法及应用研究

超声检漏法是一种新型可快速定位漏点的无损检测方法。文章对泄漏超声进行了理论分析,说明了方向角、检测距离等信号检出影响因素,建立了真空系统泄漏CFD模型,进行参数计算,并进行了真空系统泄漏超声检测试验和阀门内漏超声检测试验,总结出超声检漏试验方法,并初步得到声信号与泄漏量间的函数关系。     

小天体探测器着陆附着技术研究

探测器着陆附着技术是小天体探测任务中的关键性技术,关系到任务的成败。文章介绍了美国、欧洲、日本已先期开展的部分小行星、彗星等小天体探测任务,对国内外小天体探测着陆附着技术的研究现状进行了说明。分析了北京空间机电研究所提出的一种用于小行星表面勘测的新概念着陆附着系统,并进行了可控重复附着功能设计和试验,结果表明,新系统能够实现在厘米级粗糙尺度的小行星硬质表面可靠附着。由于新系统的附着模块采用了仿生甲虫爪刺抓附原理设计,其着陆缓冲模块展开折叠比高、着陆稳定性强,研究成果可以为中国小行星探测任务提供技术支撑。     

火星大气O3光谱探测技术

O3是火星大气中最重要、最活跃的分子之一,它不仅能够控制到达火星地面的紫外光通量,而且能够追踪大气中水蒸气光化解产生的HOX基,同时也是建立火星大气光化学模型的基础。文章主要描述通过天基遥感和地基遥感两种方法探测得到火星大气O3含量,包括空间和时间的分布、垂直剖面及其变化;具体分析了两种方法的探测机理,详细描述了国际相应光谱仪的整机结构和探测的重要成果,为中国进行深空探测提供了参考。     

一种新型深空探测样品封装技术

对样品进行真空封装是深空探测取样及返回任务中的一项核心技术,它能够成功维持样品成分原态。文章提出了一种能够符合我国深空探测任务的样品封装技术,其封装机构由复合式开合机构及火工锁紧机构组成,是一种极低漏率、高可靠的多层金属真空密封容器。通过对这种复合式开合机构和火工锁紧机构的特性方程的推导,对多层金属真空密封的材料匹配等机理的分析,确认这种新型的样品封装技术的原理是正确和可行的。最后对原理样机的性能进行了验证,结果表明:封装机构的体积小、功耗低、可靠性高,样机的密封性能良好,设计具有创新性及工程实用性。     

深空探测采样返回起旋分离动力学仿真分析研究

针对深空探测采样返回高精度起旋分离,实现返回器再入大气姿态稳定的需求。在自主研发的被动式起旋分离机构的基础上,以多刚体系统动力学理论为基础,建立返回器起旋分离ADAMS动力学仿真分析模型,开展起旋分离过程综合敏度分析、敏感参数偏差耦合分析以及覆盖性分析研究,以此评估多参数偏差对返回器初始分离姿态的影响。分析结果表明：动力回转轴偏差和返回器横向质心偏差对返回器起旋分离姿态影响最为明显;合理配置动力回转轴及返回器横向质心位置有助于改善初始分离姿态;经多参数偏差覆盖性分析,验证了起旋分离各项指标的符合性。为深空探测采样再入返回高精度、高可靠分离技术的工程实施提供理论指导。     

物伞系统空间运动模式分析

以物伞回收系统为背景,通过理论建模和数值仿真的方法,得出物伞回收系统两种基本空间运动模式（平面摆动和圆锥运动）,分析了其产生原因。利用空投录像验证了文章分析结果,其结论可为工程设计部门提供重要理论参考。     

空间遥操作机器人系统控制参考模型

从分析智能系统中智能行为机制人手，研究了智能系统中自组织单元基本结构，基于智能工程中的集成单元结构，提出了遥操作机器人系统的递阶嵌套控制参考模型，并应用到遥操作空间机器人模拟实验中，完成了模拟舱内作业任务，验证了其实用性。     

基于比力观测的捷联惯导真空滤波修正方法

针对捷联惯导地面对准过程加速度计零位误差和标度误差难以精确分离,使用传统的真空修正方法无法校正系统误差等问题,提出了一种基于比力观测的捷联惯导真空滤波修正新方法。充分利用了载体在真空段飞行时的特点,以加速度计输出的比力信息作为观测量,建立了基于真空滤波方案的系统状态方程和量测方程。对器件误差、系统误差状态变量的可观测度进行分析,给出了器件误差、系统误差的在线滤波修正方法。仿真结果表明,方法可以在线分离加速度计的零位误差和标度误差,同时能有效修正系统误差包括姿态角误差、速度误差以及位置误差,对提高捷联惯导的实际导航性能有重要的现实意义。     

大型火箭发动机地面试验系统测控软件架构设计

通过对国内大型火箭发动机地面试验测控系统软件开发模式现状的分析,提出采用Rational统一过程"4+1"视图法,结合面向对象设计思想对测控系统软件进行建模,构建出一整套有针对性的面向对象测控系统软件设计模型,为解决现在大型火箭发动机地面试验测控系统软件开发普遍低效、问题反复和难维护等问题奠定良好的基础。     

空间信息对抗装备体系研究

空间信息对抗装备体系是完成空间信息对抗作战任务的所有对抗装备及系统的总称,即在空间信息对抗战场中所能够使用的一切装备,涵盖外层空间、空中、地面、海上以及整个信息网络。利用系统分析的方法,在详细分析空间信息对抗作战特点和作战原则的基础上,重点开展了空间信息对抗装备体系的构成及各部分作战性能研究,建立了空间信息对抗装备体系组成框架,并分析了空间信息对抗武器装备发展趋势。     

航天员的模糊控制模型及应用展望

本文以航天员控制过程中的思维活动(概念、判断、推理和决断)为基础,用模糊集理论建立了航天员的模糊控制模型,并在地面模拟条件下,用航天员控制飞船时的实验结果说明了模型的有效性。本模型可以描述航天员控制载人航天飞行器(如飞船、航天飞机和空间站等)的控制行为。该模型的建立不仅为航天人—机—环境系统的总体分析、评价和设计提供新手段,而且为模糊控制理论的发展和模糊控制系统的分析、设计奠定了基础。     

基于专家系统理念的航天器特殊控温策略推理测试验证

针对热控设计中某些特殊自主控温策略与任务背景、空间环境以及被控对象参数之间耦合度强,不易通过传统地面综合测试方法提前验证其正确性与合理性的难题,结合“嫦娥五号”月球探测任务推进贮箱温度需求及其特殊自主控温策略设计过程,构建出一种基于综合测试与热控设计专家知识的推理评测方法,并利用优化后的测试用例进行了验证。结果表明:第1版控温策略能够实现减小各贮箱之间温差的预期目标,但对具体任务背景适应性不足;在给出控制策略优化完善建议后,控温策略可同时满足温差要求和引入能量最小原则,实现了“初始设计—测试验证—完善改进”的优化闭环研制模式。     

微波等离子推力器真空羽流模拟计算

粒子节点－直接模拟蒙特卡罗法（DSMC）是求解稀薄气体流动的数值模拟方法，采用轴对称硬球模型、随机取样频率法对微波等离子推力器（MPT）的真空羽流进行了数值模拟计算，为了提高计算效率和节省计算机内存，采用了随机取样频率法（RSF）和加权技术。对MPT真空羽流的浓度、速度和温度分布进行了计算，并对羽流污染进行了分析。计算结果对以后MPT真空羽流场测试和航天器一体化设计提供了参考。