空间站多功能细胞自动培养装置研制与应用

空间细胞培养装置是天基细胞学实验平台的重要组成设备,为航天医学空间实验研究提供在轨培养样本。根据空间站任务阶段开展航天医学研究需要,研制了一种集培养、观察、环境调控和重力对照一体化的空间站多功能细胞自动培养装置,并开展了仿真计算与测试验证。结果表明：多功能细胞自动培养装置各项功能指标均满足空间细胞培养要求。该装置已在中国空间站投入应用,并支撑完成了多批次空间细胞培养实验。     

空间站工程空间激光安全工程技术研究

针对我国空间站工程空间激光器的危害问题,提出了完整的空间站工程激光安全的技术方案,涉及激光器安全等级的划分、激光器安全阈值要求、激光器危害的防护控制措施、以及激光器安全风险的评估等工程范畴。在此基础上,结合我国目前空间站空间应用的实际需求,提出了开展空间激光器安全防护的工程设计准则,为后续空间站工程空间应用系统激光器安全性设计提供了参考。     

空间机械臂技术发展综述

介绍了国外载人航天中的航天飞机、国际空间站上的典型空间机械臂系统,概述了用于我国空间站建造和维护任务的空间站机械臂系统,详述了其中核心舱机械臂和实验舱机械臂的任务要求和基本方案,重点阐述了实验舱机械臂的关节、末端作用器、控制器以及遥操作子系统的方案、组成和主要功能,并对我国未来空间机械臂技术的发展提出了建议。     

适用于空间站各系统的密封材料

介绍了空间站各系统密封材料的使用环境及对材料的性能要求；对空间站中气动系统、推进系统和液压系统使用的密封材料进行了配方研制；重点对气动系统密封材料的环境适应性与空间卫生性给出了评估。结果表明，材料满足航天器使用环境的需要。     

载人航天工程空间应用载荷生物安全工程技术体系研究

针对我国载人航天工程空间应用系统科学实验载荷生物危害问题,提出了完整的载人航天工程空间应用科学实验载荷的生物安全工程体系,涉及空间生物安全的定量要求、生物安全等级的划分、生物安全监测以及生物危害的包覆设计等工程范畴。在此基础上,结合我国目前载人空间站空间应用的实际需求,提出了开展空间生物安全防护的工程实践方案和建议,为后续开展载人空间站空间应用系统生物安全设计提供了指导和参考。     

空间站工程空间应用载荷安全性认定技术研究

针对我国空间站工程大规模空间应用的安全性需求,提出了空间站工程空间应用载荷安全性认定的概念与内涵,明确了载荷上站安全性认定工作的关键技术要素,涉及基于多因素风险的载荷分类原则、有效载荷危险分级技术以及有效载荷安全性认定的技术要求体系等工程技术范畴,在此基础上,制定了空间应用载荷安全性认定的技术实施流程,为后续开展空间站大规模空间应用载荷上站安全性认定工作提供了参考。     

密闭舱室内微生物污染问题及其防控体系

载人空间站、星球基地、星际飞船中温湿度等环境条件适宜,如不采取有效的监控措施,可能会出现微生物大量繁殖。在空间舱室环境中很多微生物活性更高,其对材料腐蚀性更强,且由于人类在空间舱室环境下免疫力降低,因此致病危险更大。为此概述了空间站发展到现在所面临的微生物污染问题,分析了空间微生物污染的三种主要来源包括人体内和体表、航天器系统生产过程、货运飞船,指出了空间站微生物污染对人类健康和对材料腐蚀两方面的危害,介绍了国际空间站的微生物安全保障措施,其中包括空间舱室微生物污染监测体系和飞行前后密闭舱室内微生物污染防控体系。在分析美俄实践经验的基础上,提出了我国空间站微生物污染防控体系方案设想,为解决我国密闭舱室微生物污染问题提供了参考。     

空间生物医学研究中的人体器官芯片研究进展

目前空间站开展微重力损伤的机制研究以细胞和动物实验为主,这与人体器官的功能结构存在较大差异.器官芯片作为一种可以在体外模拟人体器官功能与结构的新技术,可有效弥补细胞和动物实验的不足.综述美国空间芯片计划,涵盖从2017年至2018年项目征集期间入选的9个器官芯片种类、结构及与地面疾病的相关性;介绍已实现在轨实验的心脏芯...     

载人航天空间天文领域发展综述

在分析载人航天空间天文领域优势和局限性的基础上,讨论并综述了礼炮号空间站、天空实验室、和平号空间站、空间实验室、国际空间站、以及阿波罗月球探测等航天工程开展的空间天文项目。介绍了我国神舟二号首次空间天文探测和天宫二号伽玛暴偏振探测仪,总结分析了载人航天空间天文在轨服务的发展趋势。研究表明,载人航天飞行器非常适合开展空间天文多波段观测,我国未来应充分利用载人空间站等平台的综合优势,开展先进的大规模空间天文前沿探测。     

国内外空间机器人技术发展综述

为了实现在2020年前建立我国长期有人居住的空间站这一战略目标,必须加快空间机器人的研究计划.分别从空间机器人的概念、用途等方面进行了论述,详细介绍了国内外空间机器人的研究现状,对于发展具有我国空间特色的机器人技术具有一定的借鉴意义.     

地球观测科学的发展以及空间站对地观测

综述了地球观测科学的发展以及空间站对地观测。对载人空间站在对地观测中的优势、类型和应用进行了重点论述。介绍了我国空间站对地观测应用的重要意义。最后，论述了以空间站为核心的天基信息网和遥感技术的快速发展是空间对地观测的主要发展趋势。     

美国航宇局空间站推进系统的先进研制计划

美国航宇局为了给将来的空间站提供先进的技术,使空间站在性能、价格和应用方面的功能最佳,最近制订出推进系统的研制计划.计划包括空间站可用的推进系统部件的研究、评估和研制合同.路易斯研究中心承担:(1)为能在初始工作能力(IDC)空间站中使用的高推力和低推力推进系统提供技术;(2)为马歇尔飞行中心提供试车台试验的模型推进器(样机)和部件.     

空间模块化机械手系统容错控制系统研究

研究搭载在空间站或其他近地轨道航天器上的空间模块化机械手系统的容错控制系统.与地面应用环境相比较,空间特殊的应用环境存在许多不同,因而传统工业机械手系统的设计技术不能直接应用于空间机械手系统的设计.考虑到空间应用对系统质量、体积、功耗、研制费用和周期所提出的苛刻要求,主要采用COTS器件设计并实现该空间机械手系统的容错控制系统,介绍了系统的软硬件体系结构及其特点,最后给出系统的性能参数.在系统设计中采用许多已有的设计技巧与工程经验,具有高可靠性和工程实用性.     

空间天气事件对空间站的工程影响分析

基于历史统计数据,采用最坏情况分析方法,分析空间天气事件引发的带电粒子环境及大气密度变化对空间站的工程影响,结果显示:(1)发生强太阳质子事件并伴随强地磁扰动(Kp＞5)时,部分太阳质子可以到达空间站,但其对空间站元器件及材料在整个任务期内遭受的累积电离总剂量贡献不大;若航天员出舱活动持续8h,将遭受来自高能太阳质子的剂量当量为4mSv,大约相当于航天员驻留180d的1/80;(2)太阳耀斑和地磁暴均能引发大气密度变化,而地磁暴对空间站轨道影响较大,最恶劣情况多出现在太阳活动周下降期.即最坏情况下,在350km和400km高度,空间站轨道衰减率可分别增加652m/d和316m/d.     

空间站姿态控制系统实时仿真研究

研究了五棱锥构型的单框架控制力矩陀螺群作为执行机构的空间站姿态控制系统的实时仿真问题.根据空间站姿态控制系统的实时分布式仿真要求设计了仿真节点结构,综合了四种网络连接形式构建系统的实时网络环境,说明了仿真系统软、硬件平台的选择,以及系统仿真中的调度设计问题.最后对整个系统进行了分布实时仿真,运行结果说明了这种空间站姿态控制系统方案是可行的.     

层次分析法在空间洗浴方法评价中的应用

介绍了国际空间站洗浴具有操作简单、省时、节水和节能的特点,以及空间站常用的淋浴和免冲洗两种洗浴方法,简述了一种定性定量相结合、系统化、层次化的分析方法和它的应用范围,并在建立空间站洗浴方法评价指标体系的基础上,运用层次分析法对空间站洗浴方法进行评估。评估结果显示免冲洗方法的综合权重高于淋浴的综合权重,表明从空间资源占用、技术成熟度和洗浴效果三个方面来看,现阶段空间站洗浴的最佳选择是免冲洗系统。     

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。     

载人航天 WiFi 头戴的设计与实现

空间站无线局域网是空间站通信网络的重要组成部分。 WiFi头戴是基于空间站无线局域网进行话音通信的一个重要应用,不仅可以为舱内航天员提供便捷的无线话音通信服务,还可以为航天员的出舱活动提供无线话音通信服务。研究和分析了空间站无线WiFi组网和应用的技术可行性,提出了一种适合于空间站使用的WiFi头戴的设计与实现方案。该方案采用现有的专用集成芯片,技术上支持802.11 n标准,性能指标先进,可以满足空间站无线话音通信的使用要求。     

俄罗斯空间有机热控涂层发展的现状及动向

评述了俄罗斯卫星及空间站常用的两类空间有机热控涂层－高反射率白色涂层和高太阳吸收率黑色涂层的技术水平,并对其发展的新动向作了分析,为我国发展新一代长寿命卫星和空间站计划所需的有机热控涂层预研工作提出了几点建议。     

空间站机械臂关节快速连接装置设计与验证

为满足空间站机械臂在轨维修需求,实现在轨故障单机快速从整臂中分离,设计了一种通用快速连接装置。该装置在满足空间站机械臂高刚度、大承载要求的前提下,具有空间环境下操作力矩小、操作简便、拆装迅速的特点。快速连接装置由快速连接母组件和快速连接公组件两部分组成,两组件通过膨胀螺栓膨胀施加预紧力实现锁紧,组件对接过程中通过楔形结构配合实现导向和定位。该快速连接装置通过刚度测试、真空高低温环境下膨胀螺栓插拔以及航天员地面人机工效等验证,结果表明该装置可满足空间站机械臂使用要求与在轨维修需求。