航天员出舱活动的发展阶段及启示

从1965年3月18日苏联航天员列昂诺夫首次出舱以来,航天员出舱活动已经有40多年的历史。这40年大体上可以分为两个阶段：1965至1980年为第一阶段,即试验阶段;1981至2010年为第二阶段,即成熟阶段;2010年以后出舱活动将继续发展和提高,并进入出舱活动发展的第三阶段,即提高阶段。文章对出舱活动发展的三个阶段进行了概述和分析研究。     

航天员出舱活动技能项目的开发与执行

1999年12月进行了一项航天员试验项目,目的是在航天员进入特定飞行训练之前提高他们的舱外活动技能水平。概念很简单：基础技能如果得到改进,就可以分配给进行出舱活动（EVA）的航天员更加复杂的工作——这些航天员以前只有增加特定飞行训练要求才能进行EVA。在航天员试验项目一开始,EVA任务训练就包括航天员候选人（ASCAN）训练和特定飞行训练。EVAASCAN任务训练包括有限的课堂和工作手册指导,这是由4项中性浮力实验室（NBL）训练科目组成的,航天员候选人在他们职业生涯的第一年需要接受这些训练科目。     

出舱活动的医学问题

从1965年至1988年,前苏联共进行了25次出舱活动,22名航天员进行了49人次出舱活动,累积出舱时间为164h。前苏联专家在这期间获得了出舱活动医学保障的丰富经验。根据这些经验,我们得出了有关出舱活动医学保障的一些一般性结论。     

欧洲航天员因病推迟出舱情况分析

在美国“亚特兰蒂斯”号STS-122飞行任务中,欧洲航天局航天员汉斯·施勒格尔因健康问题无法执行出舱活动,改由NASA航天员来执行,且出舱活动日期也被迫向后推迟一天。本文简述了该事件发生的经过,并对出舱活动航天员的健康情况和医保实施情况进行了简要分析。     

自然天成的航天员出舱图

日前,笔者在桂林市鸡血玉博物馆参观时,看到有一件标题为《宇航员》的鸡血玉展品格外引人注目。鸡血玉是一种具有多种颜色的矿物玉石,产自桂林市龙胜县。如照片所示。这是石匠把一块原料玉石锯成两半,经过磨平和抛光后,惊人地展现的一对航天员图像。两名航天员处于失重状态,     

航天员出舱活动地面试验综合复压系统控制技术

为了验证人-舱-服系统的可靠性和安全性,必须在地面做充分的模拟试验。地面试验综合复压系统为航天员的生命安全提供了可靠的试验环境。其中,测控系统采用的PCS7过程控制系统对关键环节均实现了热备冗余,满足试验过程控制要求,可靠地实现了综合复压系统的正常工作和紧急复压自动控制流程,并圆满地完成了人-舱-服联合试验。     

舱外活动前后航天员营养的一些观点

要求实现航天员营养最佳化的一个关键是，在飞行的最重要阶段和在舱外活动期间航天员食品结构状况。舱外活动包括各种形式在空间站表面上的工作，从科学试验到各种装置和设备的维修与安装。除了舱外活动期间微重力的影响，出舱活动的乘员还受到低压减压和航天服环境内氧分压增高的影响。舱外活动严重的医学问题是身体应激和情绪应激。除了作业量的增加而要多消耗能量外，     

航天器的表面带电及其防带电设计

本文概要叙述了航天器表面带电对航天器系统的危害并提出在航天器设计和制造期间所必须考虑的相关问题。随后介绍了国外有关航天器表面带电问题的技术文档,其中包括用于评价和控制航天器带电影响的设计指南、航天器带电试验技术标准及航天器带电手册。最后简要介绍了这些技术文档在减少航天器带电危害中的作用及使用方法。     

等离子体接触器对空间站充放电的影响

针对采用100V高压电池阵的空间站结构体带电现象,提出采用等离子体接触器进行主动电位控制方案,根据此方案建立包含接触器的空间站充放电等效电路模型,研究等离子体接触器对空间站充放电过程的影响及空间站结构因素对接触器钳位效果的影响,从而了解等离子体接触器与空间站悬浮电位的耦合特性。结果表明,无论空间站处于“快速充电”还是“正常充电”情况,等离子体接触器均能有效将空间站悬浮电位钳制在合理范围内。空间站结构因素中,电池阵暴露导体面积对接触器钳位过程影响较大,结构体暴露导体面积和结构体等效电容的影响可忽略。     

LEO太阳电池一次放电模型研究

空间等离子体作用下,太阳电池一次放电是诱发二次放电的主要原因。目前缺乏适合工程应用的一次放电快速评估模型。文章借鉴辉光放电理论,针对太阳电池三联点结构提出一次放电一维简化模型,用于评估太阳电池设计对放电脉冲强弱的影响。模型计算结果表明,增加玻璃盖片厚度和电池串联间隙有助于提高一次放电起始电压,一次放电频率随着太阳电池偏压和表面二次电子发射系数增加而增大,放电电流随着太阳电池偏压和电池阵电容增加而增强。该模型计算结果与试验测试结果基本一致,且比其他模型计算过程简单,可以为太阳电池设计中一次放电现象快速评估提供参考。     

不同磁暴条件下GEO卫星表面充电电位分布

文章利用1989-2004年间\"Los Alamos\"7 颗地球同步轨道卫星的数据对不同磁暴条件下处于地球同步轨道高度等离子体片区域的卫星表面充电电位和热电子(0.03~45 keV)温度随地方时的分布及随磁暴发生时间的变化规律进行统计分析.根据对磁层顶电流修正后的Dst指数(Dst*)将磁暴分成弱磁暴、强磁暴以及超大磁暴.在随地方时的分布上,弱磁暴时卫星最可能在午夜后侧负向强充电(＞800 V);随着磁暴强度的增加,在超大磁暴情况下该区域会沿东西方向扩展到夜晚21时到凌晨4时的区域.在随磁暴发生时间的分布上,弱磁暴下卫星表面充电到高负电位主要发生在Dst*最低点前3 h和后2 h的时刻,强磁暴下主要发生在Dst*最低点时刻,而超大磁暴下主要发生在恢复相,持续时间达十几个小时.表面电位的分布规律和热电子温度的分布规律表现一致:卫星表面负电位超过100 V的区域主要集中在热电子温度大于2 keV的区域,而表面负电位最可能超过800 V的区域主要集中在热电子温度大于2.5 keV的区域.通过统计分析看出,对于那些极可能发生高负电位充电(＞8 kV)情况下的卫星表面电位分布与磁暴的强弱并无明显的相关性,但发现在弱磁暴情况下明显集中在正午前侧区域.     

第十届航天器带电技术会议（10th SCTC）论文综述

第十届航天器带电技术会议于2007年6月18日至21日在在法国南部比亚里兹市举行。会议由法国国家空间研究中心（CNES）、法国国家航空航天研究局（ONERA）和欧洲航天局（ESA）共同举办。会议论文共涉及9个专题：飞行试验研究;模型和计算机仿真;太阳帆板和放电现象;太阳电池阵试验;与带电环境相互作用;电推进;等离子体相互作用;内带电;材料特性。文章对此次会议的论文进行了综述和评论,并对我国在相关领域的研究提出了建议。     

舱外活动系统述评

舱外活动（EVA）系统可分为3部分：1）航天员装备系统,包括舱外航天服（EVA航天服）、安全系绳和机动装置;2）空间支持系统,包括气闸、约束装置、EVA工具、在轨训练设施、遥控自动操作装置,以及表面运输工具;3）地面试验、训练与保障系统,包括减重／失重设施、热／真空试验舱、虚拟现实模拟系统、星体表面模拟场地,以及任务保障设施。文章阐述EVA系统的组成与功能,评述EVA技术现状及发展趋势。     

高压太阳电池阵静电放电产生脉冲信号的特性研究

为完善地球同步轨道（GEO）航天器静电放电（ESD）风险评估手段,文章根据空间ESD辐射电磁波频带特性,利用三维电磁场仿真软件ANSYSS HFSS,采用矩形贴片天线等效技术、梯形地平面技术和CPW馈线指数渐近线化技术开展航天器高压太阳电池阵列ESD检测用柔性天线传感器研究。采用聚酰亚胺（PI）作为柔性天线基底,其厚度为0.28 mm;柔性天线在弯曲半径分别为100、300、500 mm以及不弯曲条件下,300 MHz～2 GHz频带范围电压驻波比（VSWR）小于3,其中在650 MHz～2 GHz频段范围VSWR小于2。通过搭建的ESD模拟试验平台对传感器的电磁脉冲（EMP）信号检测性能进行实测分析,结果表明传感器能够有效地检测到高压太阳电池阵列表面的ESD EMP信号,具有用于航天器ESD故障预警的潜力。     

地球同步轨道高压太阳电池阵充放电效应研究

地球同步轨道(GEO)高压太阳电池阵表面静电放电(ESD)引起二次放电可能导致太阳电池阵永久性短路损坏。文章主要针对GEO高压太阳电池阵充放电效应问题,重点分析了高压太阳电池阵表面ESD和二次放电产生的物理过程,并利用负高压偏置方法开展了GEO高压太阳电池阵表面ESD和二次放电地面模拟试验。试验验证了反转电位梯度电场是导致GEO高压太阳电池阵表面产生ESD的触发因素之一,同时得到了GaAs高压太阳电池阵样品表面产生ESD和二次放电的电压阈值。     

空间太阳电池阵的发展现状及趋势

从四方面分析了空间太阳电池阵的发展现状,包括体装式、带桨展开式、单板展开式、多板展开式、柔性多模块多维展开式等总体构型的发展历程,常用太阳电池片如硅电池片、砷化镓电池片、柔性薄膜电池片的材料与性能的发展现状,刚性基板结构、半刚性基板结构、柔性基板结构的发展与应用及五种展开机构的特点与空间应用分析,论述了空间太阳电池阵发展的制约因素,指出了聚光型柔性太阳电池阵是未来空间太阳电池阵发展的趋势,旨在促进空间太阳电池阵向着大尺寸、大功率、模块化、低成本和轻质量的方向发展,以适应大功率航天器的发展需求。     

太阳电池阵随机振动试验高频超差特性分析与优化

文章对小卫星太阳电池阵在垂直向随机振动试验时严重高频超差的原因进行了分析,结果表明是由于花盆与模拟墙连接特性较差引起的,且花盆不适用于随机振动试验。研制了辅助扩展台面以替代现有的花盆,针对辅助扩展台面开展了有限元分析和试验验证。有限元计算结果和试验验证结果均表明,使用辅助扩展台面有效地减小了太阳电池阵随机振动试验高频超差量。