白宫发布的首份国家地月空间科技战略

地月空间为推进科学、技术和探索提供了巨大潜力,是人类活动的新区域。美国白宫科技政策办公室（OSTP）发布首份国家地月空间科技战略,为协调美国政府各部门及合作者在美国空间优先事项框架下开展负责任的、以和平为目的的、可持续的地月空间探索与利用,提供了早期共同愿景,并首次提出地月空间早期发展的4个最高优先级的科学和技术目标,包括：支持研究和开发,以实现未来地月空间的长期发展;扩大地月空间国际科技合作;将美国的空间态势感知能力拓展到地月空间;通过可扩展和可互操作的方式实施地月空间通信和定位、导航和授时,以促进地月空间科学发现、经济发展和国际合作。     

量子科学实验卫星微振动地面测试与估计方法

介绍了卫星微振动地面测试和信号估计方法.根据量子科学实验卫星特点,对动量轮运行状态下光学载荷的微振动线位移及角位移进行估计.通过地面微振动测试系统,测量了动量轮运行下光学载荷的微振动加速度;应用小波积分方法,精确估计了卫星结构敏感点的振动线位移和振动角位移.通过工程实测证明了微振动测试与估计方法的有效性.研究结果对于高精度科学实验卫星微振动地面试验具有一定工程应用意义.

     

Satellite orbits in Levi-Civita space

In this paper we consider satellite orbits in central force field with quadratic drag using two formalisms. The first using polar coordinates in which the satellite angular momentum plays a dominant role. The second is in Levi-Civita coordinates in which the energy plays a central role. We then merge these two formalisms by introducing polar coordinates in Levi-Civita space and derive a new equation for satellite orbits which unifies these two paradigms. In this equation energy and angular momentum appear on equal footing and thus characterize the orbit by its two invariants. Using this formalism we show that equatorial orbits around oblate spheroids can be expressed analytically in terms of Elliptic functions. In the second part of the paper we derive in Levi-Civita coordinates a linearized equation for the relative motion of two spacecrafts whose trajectories are in the same plane. We carry out also a numerical verification of these equations.     

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.     

中国空间探测领域40年发展

中国空间科学学会成立的40年,是中国空间探测逐渐走进世界舞台的40年,空间探测极大推动了空间科学和相邻学科的发展,也影响到经济、军事和日常生活诸多方面.本文简要回顾了从空间探测专业委员会成立的1980年至今,中国空间探测领域的主要发展历程,包括探空火箭、高空气球、科学卫星、月球与行星探测、载人航天空间探测、遥感卫星地面站等主要项目、进展和所取得的成果,对未来若干年空间探测的发展进行了展望.     

空间科学任务及其特点综述

人类进入太空以来已经发射了近1万个人造航天器,其中大约10%执行的是空间科学和探测任务.近年来中国经济快速发展,提供了更多的基础研究经费,经济转型也对创新驱动发展提出了更高需求,中国对空间科学的投入开始逐年增加.2015年以来先后成功发射了悟空号、实践十号、墨子号和慧眼号4颗科学卫星,天宫2号空间实验室也成功实施了一系列空间科学实验.重要科学发现和成果正在不断地产出.空间科学卫星任务（或称计划）与应用卫星从提出到评价都有很大不同,因此有必要对其所具有的特点进行分析,从而引导空间科学界从科学团队、技术团队到管理团队提高认识,确保未来的空间科学任务发挥最大效益,获得最大科学产出.     

卫星编队对空间非合作目标测距相对导航精度分析

针对单颗卫星对空间非合作目标测距不能估计全部相对运动状态的问题,提出利用编队中多颗卫星同时测距相对导航。建立了相对运动状态估计的系统模型;推导了系统可观测矩阵;通过计算系统可观测度和采用无迹卡尔曼滤波（UKF）对目标相对运动状态进行估计,研究了观测矢量方向和数量与相对导航精度的关系。结果表明双星测距能估计全部相对运动状态,观测矢量夹角越大,相对导航精度越高,在编队尺寸远小于目标距离的前提下,多于两颗的卫星测距并不能明显提高相对导航精度。     

小行星探测科学目标进展与展望

由于较好地保留了太阳系早期形成和演化历史的遗迹,小行星,尤其是近地小行星,已成为国际深空探测领域的研究热点。介绍了小行星的定义、分类和主要探测方式,指出目前小行星探测已进入空间探测的新时代;总结了国际小行星探测的现状,包括已实施和正在实施的小行星探测任务的科学目标、科学载荷配置,以及获取的主要科学数据等;探讨了未来小行星探测的发展趋势和主要科学问题,并对我国未来自主小行星探测任务科学目标的制定进行了展望。     

卫星导航中的五星单频定位方法

本文提出了一种可自动估测电波传播误差的五星单频定位和选星算法。仿真结果表明,在仅有电离层误差条件下,五星单频定位的误差明显小于未加电离层修正的普通四星定位,接近千差分定位精度。     

Determination of station positions and velocities from laser ranging observations to Ajisai,Starlette and Stella satellites

The positions and velocities of the four Satellite Laser Ranging (SLR) stations: Yarragadee (7090), Greenbelt (7105), Graz (7839) and Herstmonceux (7840) from 5-year (2001–2005) SLR data of low orbiting satellites (LEO): Ajisai, Starlette and Stella were determined. The orbits of these satellites were computed from the data provided by 20 SLR stations. All orbital computations were performed by means of NASA Goddard’s GEODYN-II program. The geocentric coordinates were transformed to the topocentric North–South, East–West and Vertical components in reference to ITRF2005. The influence of the number of normal points per orbital arc and the empirical acceleration coefficients on the quality of station coordinates was studied. To get standard deviation of the coordinates determination lower than 1 cm, the number of the normal points per site had to be greater than 50. The computed positions and velocities were compared to those derived from LAGEOS-1/LAGEOS-2 data. Three parameters were used for this comparison: station coordinates stability, differences from ITRF2005 positions and velocities. The stability of coordinates of LEO satellites is significantly worse (17.8 mm) than those of LAGEOS (7.6 mm), the better results are for Ajisai (15.4 mm) than for Starlette/Stella (20.4 mm). The difference in positions between the computed values and ITRF2005 were little bit worse for Starlette/Stella (6.6 mm) than for LAGEOS (4.6 mm), the results for Ajisai were five times worse (29.7 mm) probably due to center of mass correction of this satellite. The station velocities with some exceptions were on the same level (≈1 mm/year) for all satellites. The results presented in this work show that results from Starlette/Stella are better than those from Ajisai for station coordinates determination. We can applied the data from LEO satellites, especially Starlette and Stella for determination of the SLR station coordinates but with two times lower accuracy than when using LAGEOS data.     

基于Smith预测控制的空间机器人遥操作研究

基于无源性理论分析机器人时延双向遥操作不稳定的原因.为保证系统稳定,提出一个结合Smith预测控制与在线修正环境参数的控制策略.针对机器人接触性操作任务中环境模型参数的辨识,通过拉弹簧试验给出了在线辨识方法,并对提出控制策略的稳定性和透明性进行仿真分析.完成了机器人在时延条件下拉弹簧遥操作试验,结果表明在结构化环境中所提出的方法可以提供操作者较好的透明性.     

基于SOC的卫星姿轨控系统通用电模拟器设计

在某型卫星地面电联试过程中,对该卫星的姿态轨道控制系统进行接口分析及信号统计,针对其接口复杂性、信号多样性的特点,提出采用片上系统(Systemona Chip,SOC)芯片对所有部件模拟器进行通用化设计。文中给出了该型卫星通用型电模拟器硬件平台设计方案以及陀螺、反作用轮和通用接口模块的硬件配置说明,针对该型卫星姿态轨道控制系统电联试要求,对所有部件按真实接口配置成电模拟器,形成通用接口箱、敏感器电模拟器箱和执行机构电模拟器箱,并通过CAN(Controller Area Network)总线接入闭环仿真,对太阳捕获、地球捕获及正常模式进行了仿真测试,仿真结果表明通用电模拟器满足设计要求,对其他卫星的地面电联试有很好的参考价值。     

空间惯性定向姿态卫星数传链路设计

对于采用空间惯性定向姿态的卫星,其在数传设备工作期间不能保证固定安装在星体上的发射天线波束准确指向地面站,这给有效载荷高速数传提出更高技术要求. 研究了这类卫星在轨运行时其姿态相对地面站的变化规律,利用STK软件提供的卫星轨道仿真分析结果,寻找数传天线波束中心轴的较好指向,得到不同天线波束宽度能够实现的卫星对地数传时间. 通过研制140°波束范围内0dBi增益天线,在链路设计上保证了传输速率85Mbit·s^-1时有足够的余量. 在星载设备小型化约束（质量10kg、功耗80W）条件下,采用小型化宽波束天线以及固态功放解决了空间惯性定向姿态卫星的有效载荷数据传输问题,设计方案满足相关任务要求.     

俄月球-全球等探测任务中的无线电科学试验

俄罗斯航天局正在规划和推进新的月球探测计划,包括月球-资源和月球-全球探测任务,它们搭载了3个无线电科学载荷:2个无线电信标机分别安装在2个着陆器上,1个Ka波段接收机安装在月球-全球轨道器上。信标机发射频率为8.4GHz和32GHz。8.4GHz的微波信号将被发回地球,利用地面VLBI监测网对信号进行测量,其结果可用于精密的天体力学观测及导航,还能用于月球天平动研究;32GHz信号将用于定轨和月球重力场研究。Ka波段信号天线轴指向着陆区天顶方向,信号由轨道器接收。本文基于对Ka波段信号多普勒频移的精确测量,通过研究着陆区附近重力场的微小变化(约3~5mGal精度),探讨月球重力场的不均匀性,其测量数据的空间分辨率约为20km。     

New results on spin determination of nanosatellite BLITS from High Repetition Rate SLR data

The nanosatellite BLITS (Ball Lens In The Space) demonstrates a successful design of the new spherical lens type satellite for Satellite Laser Ranging (SLR). The spin parameters of the satellite were calculated from more than 1000 days of SLR data collected from 6 High Repetition Rate (HRR) systems: Beijing, Changchun, Graz, Herstmonceux, Potsdam, Shanghai.