紫外月球敏感器的几个关键问题

论述了紫外月球敏感器的由来和功能,从基本原理、消杂光设计、能量 与孔径选择、月像处理和姿态提取算法、超大视场消杂光等关键问题的解决进行 了阐述,并得出结论。     

月球大范围探测巡视器及GNC技术发展综述

对月球大范围探测巡视器及相应制导、导航与控制(GNC)技术进行了综述。首先对月球大范围巡视探测需求进行分析,介绍了世界各国主要的月球大范围巡视器计划研究进展;其次针对月球大范围探测GNC技术研究现状进行了归纳整理,简要分析了进行月球大范围探测任务现存技术难点;最后为实现更加完备高效的月面大范围探测提出了月球大范围探测网构建设想,并分析了其构建目的、意义及关键技术。     

月球测绘学分类及应用展望

根据月球测绘的研究现状及发展趋势,对月球测绘学的概念进行了溯源与拓展。在分析月球测绘学与地球测绘学主要差异基础上,从传统测绘学科分类角度出发,综合考虑月球测绘学特殊性,重新梳理出月球测绘学主要学科专业分类,并详细介绍了每个学科专业的定义及国内外研究现状,给出了月球测绘学的五个主要应用领域及其应用展望。我国应尽早开展月球测绘理论与技术研究,形成完整的月球测绘学科体系,能够有力地促进我国空间科学技术的发展,保障后续探月工程的顺利实施。     

面向浅层月壤的小型取样器研究

面向浅层月壤取样,设计一种重量轻、功耗低、收缩体积小的卷簧式可伸缩月壤取样器,分别给出取样臂的静力学和动力学模型,并进行有限元分析,研究取样臂几何参数对其最大推力的影响,给出最大推力的数学估计公式,研究取样臂为不同长度时取样器的振动模态,得出取样器谐振频率与取样臂长度呈幂函数关系。实验证明取样器能够在模拟月壤、水泥及黄沙样品表面以下10cm内定量取样,取样器在有、无振动时取样的比较实验表明振动法能够有效提高钻进效率、钻进深度和样品抛丢效率。理论分析、仿真及实验验证了取样器设计的合理性及振动法取样的有效性。     

月壤剖面锥型螺旋刃成孔钻头设计

针对月壤剖面钻进成孔探测需求,提出一种锥型螺旋刃成孔钻头,建立其钻进排屑性能的理论模型,并以此开展钻头结构参数的优化设计。在此基础上,分析螺旋刃切削姿态及其切削参数,基于直线刃平面切削理论建立锥型螺旋刃成孔钻头钻进切削负载预估模型,开展锥型螺旋刃成孔钻头模拟月壤剖面钻进负载特性试验验证。研究结果表明,相比于直线刃钻头,锥型螺旋刃成孔钻头的钻进排屑性能更优,而且钻进切削负载模型与试验结果具有较好的吻合度。研究成果对我国拟实施的月面钻取采样工程具有重要的借鉴价值。     

月球遥感立体测绘技术的发展

对国外月球探测测绘历程进行了调研总结,并针对立体观测、干涉雷达测量、扫描激光测绘等3种主要的测绘方案进行分析比较,继而提出适合中国月球探测目标的三维遥感测绘成像技术途径。     

月球探测器直接软着陆最优轨道设计

研究月球探测器直接软着陆最优轨道的设计问题。首先根据探测器直接软着陆的特点，提出了有限推力最省燃料的最优轨道设计问题；然后利用有限推力月面软着陆的最优推力控制方向的计算公式，研究了边值条件和计算方法；最后通过直接软着陆最优轨道的算例及结果分析，发现开始制动高度越低越省能量；推力方向可变时比不可变时节省能量；推力大小可变相当于采用了多级制动，对安全定点着陆非常有利。     

弱全局信息下月面超远距离保通行性移动规划

针对月面超远距离移动规划任务因缺乏精确全局信息而导致的规划路径可通行性不足问题,提出了月面道路拓扑网的构建设想及相应路径规划技术,凭借复杂道路网络的连通能力确保巡视器超远距离规划路径的可通行性。首先进行月面道路拓扑网的设计方法研究,分别提出了基于滑动最优泊松采样算法的网络节点设计方法和基于均匀领邻网络拓扑模型网络结构设计方法,使月面道路网网络节点分布均匀、密度适中且覆盖完整,网络连接合理且各路径尽量远离障碍区域。然后进行基于月面道路拓扑网的超远距离移动规划研究,分析了基于月面道路拓扑网路径规划技术的概率完备性和整体可通行概率,并提出了基于月面道路拓扑网的K优路径规划方法,通过道路网的连通性来提高超远距离移动探测任务的整体可通行概率。最后以阿波罗两次登月任务的着陆点之间进行超远距离转移任务为仿真场景,验证了本方法的有效性。     

3D打印技术在空间站梦天实验舱上的应用

面对梦天实验舱次结构减重需求,提出了面向3D打印技术的次结构拓扑优化设计的方法,完成并掌握了3D打印次结构从设计、工艺、制造、检验等全周期的研制流程。在梦天实验舱发射载荷条件下,通过结构有限元分析及试验验证,对3D打印次结构性能进行了考核。结果表明:在具有一定强度和刚度裕度的前提下,支架减重效果较为明显,面向3D打印技术的次结构拓扑优化设计的方法具有广阔的工程应用前景。     

面向太空制造的复合材料3D打印与回收利用

面向太空制造资源紧缺问题,提出了两种基于连续纤维3D打印的复合材料回收再利用技术。利用碳纤维复合材料逆向熔融抽丝方法,实现碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）预浸丝回收。提出聚苯硫醚（PPS）自增强复合材料过冷3D打印工艺,实现自增强复合材料成形与回收再利用。研究了回收前后材料微观结构、力学性能的演变规律,回收预浸丝再次打印获得CF/PEEK试样,其弯曲强度和模量较原始复合材料分别提升4.8%和50.8%,PPS自增强复合材料回收再次打印后相比原始PPS材料直接打印,试样弯曲应变提高了13.8%,韧性显著提升,实现非降级回收。探讨了面向太空制造的3D打印复合材料全生命周期回收再利用策略,为未来太空制造发展提供支撑。     

变推力月球软着陆制导优化研究

提出了一种新的使用变推力火箭发动机实现月球定点软着陆制导的优化方法.在软着陆加速度抛物线(即二次函数)变化的条件下,通过一组代数方程连接初始条件和终端条件,避免了求解两点边值问题的迭代计算.给出了瞬时位置速度状态参数以及需要推力加速度、推力和秒流量的计算公式,并通过调整总飞行时间和着陆点位置实现了燃料消耗最小的优化处理.算例结果证明了这种方法的可行性和有效性.     

空间在轨制造技术发展综述及展望

本文主要从空间在轨制造技术的发展背景及现实意义出发,对在轨制造技术的发展情况从在轨3D打印、在轨焊接、基于带材的在轨塑性成形制造、在轨原位制造等四方面进行分类归纳和评述,指出相关技术当前发展过程遇到的一系列瓶颈问题,并预测其未来的发展趋势;最后结合国外在轨制造技术发展历程中成功经验,给出了中国在轨制造技术发展需重点关注...     

基于3D打印技术的微波开关设计与实践

文章介绍了一种基于3D打印技术的R型波导开关的设计方法,并对影响微波开关性能指标的射频参数、切换时间进行了验证。验证结果表明,微波开关的射频指标无恶化,切换时间缩短,微波开关可靠性得到提升。通过3D打印技术的应用,减轻开关重量17%以上,生产周期缩短60%以上。文章论述了微波开关射频指标、切换时间的设计过程和验证结果,解决了X频段R型波导开关切换时间长和重量大的不足,为波导微波开关制造提供了一种新的途径。     

月球基地结构形式设想

月球基地建设是载人航天、深空探测技术发展的一个重要方面。根据月面环境特点和航天工程需要,对充气式结构和硬式结构的月球基地结构形式进行了分析,讨论了两种结构形式的优势和不足,并提出了基于两种结构形式的组合型月球基地的设想,为将来月球基地的建设提供参考。     

月球探测技术--发展历程和特点

介绍了人类发射月球探测器进行的主要探月活动以及月球探测技术的发展和演变。分析了月球探测轨道设计与地球卫星的区别 ,给出了一些最基本的设计原则。最后 ,对探测器总体系统设计中的构型技术和各分系统的特点及其设计要求作了描述     

Study on passive momentum exchange landing gear using two-dimensional analysis

This paper discusses a landing response control system based on the momentum exchange principle for planetary exploration spacecraft. In the past, landing gear systems with cantilever designs that incorporate honeycomb materials to dissipate shock energy through plastic deformation have been used, but once tested before launch, the system cannot be used in a real mission. The sky crane system used for the Mars Science Laboratory by NASA can achieve a safe and precise landing, but it is highly complex. This paper introduces a momentum exchange impact damper (MEID) that absorbs the controlled object׳s momentum with extra masses called damper masses. The MEID is reusable, which makes it easy to ensure the landing gear׳s reliability. In this system, only passive elements such as springs are needed. A single-axis (SA) model has already been used to verify the effectiveness of MEIDs through simulations and experiments measuring the rebound height of the spacecraft. However, the SA model cannot address the rotational motion and tipping of the spacecraft. This paper presents a two-landing-gear-system (TLGS) model in which multiple MEIDs are equipped for two-dimensional analysis. Unlike in the authors׳ previous studies, in this study each MEID is launched when the corresponding landing gear lands and the MEIDs do not contain active actuators. This mechanism can be used to realize advanced control specifications, and it is simply compared with previous mechanisms including actuators, in which all of the MEIDs are launched simultaneously. If each MEID works when the corresponding gear lands, the rebound height of each gear can be minimized, and tipping can be prevented, as demonstrated by the results of our simulations.     

面向3D打印的设计制造一体化探索

紧密围绕航天结构未来发展需求,以增材制造复杂产品研发为研究对象,对实现设计制造一体化的技术路线和关键技术进行分析。把设计、仿真和制造有机统一起来,把工艺设计纳入结构设计流程,通过仿真驱动设计来提高产品质量、降低制造成本。研究成果可应用于航天领域增材制造产品研发,对传统设计制造模式向智能制造转型具有积极探索意义。     

月壤含水特性原位快速预判传感器设计与验证

基于月壤和水冰对不同谱段近红外激光存在吸收/反射差异性的特点,提出了采用多模近红外激光光强差异反演月壤含水特性的水冰原位快速预判方法。通过发射/接收光路同轴设计及多模激光光路分时复用设计,实现了多模激光光学系统轻小型化设计,研制出基于多模近红外激光的月壤水冰原位快速预判传感器工程样机,并开展了针对低含水率极区模拟月壤的含水特性原位预判试验。试验结果表明：该传感器水冰检测限可达0.39%,单次预判时间可优于1 s,光斑直径@检测距离为5 cm@500 mm,传感器具备对地面模拟月壤含水特性进行原位快速预判的能力。     

一种刚、柔机械臂组合的月壤取样器动力学分析

针对月球表取任务,本文提出一种由三个刚性臂和一个柔性臂组合、结构新颖的月壤取样器。该取样器具有收缩体积小、工作空间大和重量轻的优点。重点描述了柔性臂的驱动机构设计。采用虚功原理建立了柔性臂的柔性动力学模型,并采用Wilson theta的数值计算方法分析了取样器的动力学特性。通过动力学响应确定了取样器的工作极限。最后通过仿真和实验验证了该柔性动力学分析的正确性。