悉数实践-10卫星的"第一"头衔

1 我国第一颗专门的微重力科学实验卫星 实践-10返回式科学实验卫星是为开展多项"微重力科学和空间生命科学"空间实验而专门量身定做的返回式卫星.卫星的承载能力、微重力水平、实验载荷服务支持能力等较以往返回式卫星均有进一步提升,是我国新一代具有安全回收、适应中长期在轨试验、应用灵活和成本低廉的空间科学实验平台.在结构布局上,它充分继承了以往返回式卫星的结构特点,外形是一个圆柱圆锥组合体,内部则是由4个舱段构成的仪器舱及返回舱.根据任务要求,实践-10卫星在轨道设计上也进行了调整,由以往返回式卫星的椭圆轨道变为圆轨道,这一改变,大大提高了微重力水平,为更好地开展微重力环境下的科学实验提供了有力的支撑.     

微重力环境中的气体质量流量控制器研究

提出了一种高可靠气体质量流量控制器设计. 介绍了该流量控制器的原理和结构. 通过比较不同的气体流量传感器和阀门, 选择了可满足空间科学实验设备可靠性要求的MEMS传感器和针阀. MEMS质量流量计的输出电压(代表实际气体流量), 经过减法电路放大和A/D采样之后, 与设定电压(代表设定的气流流量)进行比较, 差值信号输入给PID控制器, 由其输出步进电机的控制脉冲数和方向, 步进电机驱动器驱动电机调节流过针阀的气体流量, 使之与设定流量相等. 给出了利用该气体质量流量控制器控制氧气流量的实验结果. 该系统可实现流量的灵活调节, 并具备空间科学实验设备所要求的性能, 为未来在空间利用气体流量连续可调的质量流量控制计进行燃烧科学实验奠定了基础.      

基于梯度提升决策树的量子科学实验卫星光学实验预测

量子科学实验卫星在轨运行期间完成4种光学实验，地面监测人员通过遥测参数阈值判断卫星是否进行光学实验、实验类型及实验结果.这种方法需要预先设定大量阈值，并且这些阈值需要根据在轨卫星重新设定，可扩展性较差.针对以上问题，提出一种基于机器学习的光学实验判别方法，将量子科学实验卫星的光学实验监测任务抽象为机器学习中的多元分类问题，构建分类模型，利用量子科学实验卫星的真实历史遥测数据对模型进行训练，并通过真实实验计划对训练得到的模型进行验证.实验结果表明，本文提出的方法在没有专家先验知识的前提下，判别准确率达到99%，可用于量子科学实验卫星光学实验的实时监测任务.提出的基于机器学习的判别方法具有较强的可扩展性，可应用于卫星在轨运行的其他监测任务.      

中国返回式卫星与空间科学实验

中国返回式卫星发展至今已有30 多年, 共发射了23 颗返回式卫星. 在多次返回式卫星任务中成功进行了大量的空间科学和技术实验. 本文首先概要介绍了中国返回式卫星的发展情况、技术特点、在返回式卫星上进行的空间科学实验情况; 其次, 介绍了卫星平台对有效载荷可提供的环境条件、服务支持以及载荷设备研制与卫星技术流程之间的匹配关系和接口要求; 最后, 对卫星平台的技术发展趋势与应用前景进行了展望.      

空间科学战略性先导科技专项引领中国空间科学发展

<正>空间科学战略性先导科技专项(以下简称空间科学先导专项)旨在加深对宇宙和地球的理解,通过自主和国际合作科学卫星计划,寻找空间科学领域新发现,并取得新突破。在"十二五"期间,空间科学先导专项部署了以下项目:"硬X射线调制望远镜"(HXMT)、"量子科学实验卫星"(QUESS)、"暗物质粒子探测"(DAMPE)卫星、实践-10(SJ-10)返回式科学实验卫星、"夸父"(KUAFU)计划、空间科学背景型号项目和空间科学预先研究项目。     

空间科学任务协同设计论证平台

空间科学任务协同设计论证存在设计方案耦合强,数据一致性差,数据变更难,数据与流程脱节等问题.为了解决上述问题,建立了典型空间科学任务的多层数字化模型;采用图形化方式对论证流程进行建模,并建立流程与数据的映射关系;通过共享数据池的方式为多岗位用户提供多方案数据协同机制;采用消息总线对数据变更进行及时提醒;利用方案依赖关系矩阵来判别方案耦合关系,最终自动合并任务总体设计方案.作为一个分布式平台,空间科学任务协同设计平台采用Eclipse RCP和Spring技术架构,整合了Hibernate、工作流Activiti5等中间件,提供统一门户,支持多岗位、多任务、多方案、多版本的管理能力,提供论证流程监控、数据协同交互等功能.结合某空间科学任务论证验证了该平台的有效性.      

空间科学实验柜被动式减振系统研究

载人航天二期我国将发展短期有人照料的空间实验室,将开展一系列空间科学实验.国际空间站和我国神舟飞船实际微重力水平测量结果表明,需采取必要的减振措施才能满足特殊科学实验要求,鉴于此对空间科学实验柜被动式减振系统进行了研究和设计.根据空间科学实验柜在载人航天器内的实际安放状态,对其进行了减振布局.将实验柜本身作为刚体,建立6自由度的减振系统动力学模型,然后在ADAMS中建立了空间科学实验柜及减振系统三维实体模型,对减振系统进行仿真,得出系统时域、频域及随机输入下的响应特性.对减振系统参数进行优化,提高了系统的减振效果.      

空间科学实验平台气液回路方案

空间科学实验平台是为突破单一化实验装置设计模式而研制的一种多用途空间科学实验平台. 根据空间科学实验平台内气液回路设计的相关问题, 给出了回路系统中主要设备的相关设计方法, 包括循环风机、气-液换热器、冷板, 并根据传热效率和系统安全性的考虑, 对流体工质的选择提出建议. 初步分析结果及国际类似研究证明, 气液回路技术结合其他主动及被动热控制措施, 可以很好地满足空间实验平台内部仪器设备及样本的不同温度控制要求.      

俄罗斯科学院空间研究所所长谈俄罗斯空间科学发展

2021年2月21日,俄罗斯科学院空间研究所(IKI)所长Anatoly Petrukovich博士接受俄罗斯国家航天集团公司(Roscosmos)期刊采访,介绍了俄罗斯未来空间科学发展方向、金星-D (Venera-D)任务进展、俄罗斯空间科学研究经费和俄罗斯科学院空间研究所2021年重点工作等. 1.未来俄罗斯空间科学应朝着什么方向发展 不仅是俄罗斯,所有国家在空间科学领域的活动不是受限于科学想法,而是受限于财政能力.经过论证的项目与其实施可行性之间还存在较大距离.传统的空间天文学任务是与地面观测站相互协同的,旨在获取有关宇宙结构的知识.但现在针对太阳系的研究越来越聚焦寻找生命踪迹,了解行星演化及其气候.几乎所有国家的航天机构都在部署以月球探测为主的新任务.     

俄罗斯科学院空间研究所所长谈俄罗斯空间科学发展

2021年2月21日,俄罗斯科学院空间研究所(IKI)所长Anatoly Petrukovich博士接受俄罗斯国家航天集团公司(Roscosmos)期刊采访,介绍了俄罗斯未来空间科学发展方向、金星-D (Venera-D)任务进展、俄罗斯空间科学研究经费和俄罗斯科学院空间研究所2021年重点工作等. 1.未来俄罗斯空间科学应朝着什么方向发展 不仅是俄罗斯,所有国家在空间科学领域的活动不是受限于科学想法,而是受限于财政能力.经过论证的项目与其实施可行性之间还存在较大距离.传统的空间天文学任务是与地面观测站相互协同的,旨在获取有关宇宙结构的知识.但现在针对太阳系的研究越来越聚焦寻找生命踪迹,了解行星演化及其气候.几乎所有国家的航天机构都在部署以月球探测为主的新任务.     

极化复用方式下高性能数传基带奇偶合路实时处理方法

数传基带奇偶合路实时处理,是极化复用方式下卫星过境弧段即时判读星载设备状态及获取空间科学探测成果的前提和基础。面向空间科学卫星高速数传实时处理需求,针对传统合路处理方法受限于内存拷贝与排序操作导致处理性能较低的问题,提出一种使用环形队列对数据进行内存管理并基于各虚拟信道奇偶单路传输帧计数自然有序特征进行合路处理的新方法,有效规避频繁的内存移动与复杂耗时的排序操作,显著提升奇偶合路实时处理性能。空间科学卫星任务的工程实践结果表明,所提方法的实时合路性能满足ASO-S卫星1 Gbit·s–1和CASEarth卫星1.6 Gbit·s–1的高速数传实时处理需求。      

天舟一号空间冷凝实验装置地基冷凝实验

天舟一号（TZ-1）蒸发与冷凝实验装置地面科学匹配实验是优化空间实验参数与两相试验系统技术参数的重要环节.通过地面科学匹配冷凝实验,控制冷凝实验输入条件,观察条件变化给非稳态冷凝换热带来的影响,可为空间实验数据处理提供修正依据.实验内容主要包括:改变冷凝台和蒸气温度,获得换热系数随时间变化的规律,从而指导空间实验数据采集和液池加热;通过实验验证蒸气压力对液膜换热系数的影响.实验还证明了冷凝台温度、蒸气温度、抽气压力等对换热系数也都有很大影响.地面科学匹配实验对于完善实验装置、优化工况与实验参数以及提高实验可靠性具有指导意义.      

空间增材制造技术的应用

中国空间站旨在进行大量在轨科学实验和空间应用研究,在轨保障是支持空间站在全寿命周期内完成载人航天任务的重要途径.传统地面制造及上行补给方式难以满足较大规模应用的需求,亟需一种创新性的保障模式突破资源瓶颈,空间增材制造技术具有极大的潜力实现即造即用的资源保障模式.本文根据空间增材制造技术的最新研究进展,结合中国空间站和载人深空探测任务需求,对空间增材制造技术的在轨应用模式进行分析,提出了中国空间增材制造技术未来发展所面临的问题和解决途径.      

BLSS: A contribution to future life support

For extended duration missions in space the supply of basic life-supporting ingredients represents a formidable logistics problem. Storage volume and launch weight of water, oxygen and food in a conventional non-regenerable life support system are directly proportional to the crew size and the length of the mission. In view of spacecraft payload limitations this will require that the carbon, or food, recycling loop, the third and final part in the life support system, be closed to further reduce logistics cost. This will be practical only if advanced life support systems can be developed in which metabolic waste products are regenerated and food is produced.

Biological Life Support Systems (BLSS) satisfy the space station environmental control functions and close the food cycle. A Biological Life Support System has to be a balanced ecological system, biotechnical in nature and consisting of some combination of human beings, animals, plants and microorganisms integrated with mechanical and physico-chemical hardware.

Numerous scientific space experiments have been delineated in recent years, the results of which are applicable to the support of BLSS concepts. Furthermore ecological life support systems have become subject to intensified studies and experiments both in the U.S. and the U.S.S.R. The Japanese have also conducted detailed preliminary studies.

Dornier System has in recent years undertaken an effort to define requirements and concepts and to analyse the feasibility of BLSS for space applications. Analyses of the BLSS energy-mass relation have been performed, and the possibilities to influence it to achieve advantages for the BLSS (compared with physico-chemical systems) have been determined. The major problem areas which need immediate attention have been defined, and a programme for the development of BLSS has been proposed.     

天舟一号货运飞船空间实验装置蒸发相变地面实验

以天舟一号货运飞船为依托,开展空间蒸发相变传热规律的科学实验研究,探索重力对蒸发传热传质过程的影响规律.设计了一套地面蒸发实验平台,以蒸发相变液体FC-72为研究对象,通过红外热像仪测温、热流量计、差分热电偶等手段,观测FC-72液层在不同台面温度、注液量等情况下的相变界面变化、蒸发表面特性、流体物性及Marangoni对流涡胞的变化等,获取其蒸发两相流体的液层温度差、表面温度场、热流量值、蒸发速率和涡胞结构等.实验结果表明:在其他条件不变的情况下,FC-72液层与蒸发台面的温差越高,其蒸发速率越快;注液量越大,蒸发速率也越大;在蒸发过程中出现了浮力对流涡胞和Marangoni对流涡胞.此外,通过地面蒸发实验可以确定空间科学实验选用的实验介质和材料,进而优化确定空间科学实验的工况、参数及流程等,部分地面实验结果也将直接成为天地对比实验的科学成果.      

基于CCSDS的遥科学试验台通信链路的概念研究

为了有效地利用空间站资源,提出了遥科学的概念。利用空间站的微重力环境所做的各种科学实验,需要空地间交互地进行通信,空间数据系统咨询委员会（ＣＣＳＤＳ）为这种通信键路制定了一系列标准。着重讨论了遥科学对通信链路的要求,适于遥科学实验的空间数据系统模型以及天基、地基通信系统框图。     

基于BBR拥塞控制算法的空间环境数据传输系统

空间环境监测网需要通过广域网将海量空间环境数据从地面监测台站传输到数据中心.本文研究了TCP拥塞控制机制，采用BBR拥塞控制算法解决数据传输存在的问题.针对空间环境数据传输需求，设计了空间环境数据传输的工作流模型，建立了空间环境数据传输系统.实验证明该系统适于进行广域网链路上的空间环境数据传输.      

SJ-10 Recoverable Satellite for Space Microgravity Experiments

SJ-10 is a recoverable scientific experiment satellite specially for the space experiments of microgravity physics science and space life science. This mission was officially started on 31 December 2012, and the satellite was launched on 6 April 2016. This paper introduces briefly the SJ-10 mission, the progress of SJ-10 engineering and the project constitution of sciences experiments onboard SJ-10. The purpose of this mission is to discover the law of matter movement and the rule of life activity that cannot be discovered on the ground due to the existence of gravity, and to know the acting mechanism on organisms by the complex radiation of space that cannot be simulated on the ground.      

Achievements of Space Scientific Experiments Aboard SJ-8 Satellite

As scientific experiment payloads, microgravity experiments of fluid physics, life science,combustion science, physics and accelerator measurement were conducted on board the Chinese recoverable satellite SJ-8 during 18-day orbital flight. The experimental payloads and an experiment support system constituted the microgravity experiment system of the flight mission. This article has presented the briefs of the scientific achievements of these space experiments, the composition and performance of the Microgravity Experimental System (MES) and the general picture of the overall flight mission, respectively.