地月空间发展的若干工程与技术问题

针对地月空间发展的关键工程与技术问题,从地月空间运输、月球和小天体资源、月面机器人、地月空间经济圈等角度开展了研究。地月空间运输分为天地往返、地月转移和月面升降等阶段,需要根据不同阶段的环境特征发展不同的飞行器、运输方式和重复使用方案,并考虑地球空间站与载人月球探测的一体化设计。地球静止轨道是理想的地月空间工业园区,月球空间的真空、低重力、低温以及充足太阳能等条件为发展磁悬浮、太空电梯、天钩等电气化运输提供了便利;面对严酷的月面环境和稀缺的人力资源,月面机器人将发挥先导性和主力军作用,用于基础设施建设、航天员陪伴与辅助、人机协作等。地月空间发展不仅仅是载人登月,而是以建立地月空间经济圈为目标,促使国家利益从地面、海洋延伸至地月空间,推动太空产业从围绕地球向围绕地月空间发展,加速人类社会由地球文明向太阳系文明迈进。     

美国《国家地月空间科技行动计划》解读与分析

在各航天大国竞逐地月空间的背景下,美国国家科技委发布了《国家地月空间科技行动计划》,该计划明确了牵头及参与部门,阐述了未来5年的具体举措。在分析了该计划出台原因的基础上,对其内容进行了解读,最后进行了分析与思考。     

更好更快更省地探索空间

“更好、更快、更省”正迅速成为美国许多航天部门遵循的准则,他们正致力于以更少的经费、更快的速度来设计和制造航天器。按照传统,卫星一般都设计得很大、并追求用途的广泛性,这样一来就需要进行多年的设计、研制和组装,造价也很昂贵。依据“更好、更快、更省”这一原则,经费和时间才是项目的决定因素,而性能要求可以适当降低。     

NASA正开发用于空间探索的新技术

据美国《连线》杂志网站10月19日报道,如果载人航天探索想要到达月球以远天体甚至火星,人类需要开发许多新技术。NASA阿姆斯研究中心主任西蒙·沃登在参加一次活动时概括了NASA正在开发的应用于未来的新技术。     

美国空间探索技术公司的新型\"猎鹰\"运载火箭

美国空间探索技术公司正在研制一个运载火箭系列,旨在使航天运输的成本和可靠性最终得到数量级上的改进.该公司是一家2002年6月才正式开始运营的新兴小公司,设计和生产设施地处美国南加州洛杉矶机场附近,推进装置研制和试验设施则位于得克萨斯中部.公司董事会主席兼首席执行官是企业家埃隆·马斯克.     

地月空间飞行轨道分层搜索设计

通过对地月间飞行轨道特征进行分析,根据不同的终端约束条件,提出了分层搜索的轨道设计方法。其基本思想首先是将月球视为质点,解决空间两质点的相遇问题,其次进一步视月球为球体,完成二体假设下的B平面瞄准,最后在前两步基础之上,根据具体目标条件约束得到精确的轨道。本文详细清晰地给出该方法的设计过程,很好地解决了地月空间轨道搜索的快速收敛性问题,对深空探测器轨道设计有借鉴意义。     

今后四十年空间探索的设想

在今后的四十年中,人类将步入一个崭新的宇宙世纪,各国对开拓天疆的投资将会大大增加。本文概述了未来四十年的航天发射计划,较为详细地介绍了美国探测太阳系内所有星球的计划以及NASA最初的借助轨道空间站和月球基地探测火星的战略。提出了在四十年后,人类将生活在三个世界中的设想。     

美国空间探索技术公司的成功经验分析

美国空间探索技术公司是一家员工总数只有千余人的私营航天企业。自2002年建立至今的8年时间内,该公司接连独立研制并成功发射了低成本的猎鹰1号和猎鹰9号运载火箭,赢得了美国航空航天局（NASA）的＂商业轨道运输服务＂（COTS）合同,     

考虑环月交会约束的地月转移轨道设计

面向载人登月任务需要,针对着陆器地月转移轨道及环月停泊轨道设计问题进行了研究。结合月面着陆点约束条件设计环月交会轨道,分析环月停泊轨道受月球高阶引力场摄动的影响,并得到轨道根数漂移量关于不同停泊时长、不同远月点高度等因素的变化情况。以上述结果作为地月转移段的约束条件优化设计星历模型下地月转移轨道,并结合轨道根数漂移规律设计环月停泊段轨道及后续机动,从而实现转移-停泊-交会一体化轨道优化设计。在此基础上遍历不同发射时刻,搜索地月转移轨道发射窗口。该方法能够实现长时间环月停泊的着陆器转移-停泊轨道设计且可以满足大范围窗口的搜索需求。仿真校验结果表明提出的方法能够在给定约束下有效求解星历模型下着陆器地月转移及停泊轨道,为载人登月任务的轨道设计提供参考。     

中国空间探索的切入点——"地月日大系统研究"的观念

探讨了地月系统、地日系统,并在此基础上提出了"地月日大系统"的研究思路。将地、月、日三者关联起来,从系统的角度和多时空尺度研究地、月、日三者之间的内在关联和相互影响,从中找出未来空间探索的主题和科学研究的目标,同时还要围绕这一主题和目标,用系统、整体、历史的观点筹划未来空间活动的开展。     

空天飞行技术创新与发展展望

首先介绍了空天飞行技术的发展历程与现状;结合各国发展经验及空天飞行器飞行特点提出了空天飞行技术面临的基础科学问题,并依据目前的技术发展情况提出了具体解决途径;阐述了空天飞行技术的未来发展方向。太空是人类的未来,\"廉价、便捷、安全、机动\"的空天飞行器将颠覆现有进出空间方式开辟新太空时代。     

利用地月间空间站的载人登月飞行模式分析

为提高空间站利用率,降低载人登月任务成本,有效开发地月空间,研究了基于地月空间不同轨道空间站的载人登月飞行模式。首先对比直接往返登月飞行模式,对基于空间站的载人登月飞行模式进行任务分析,通过空间站将载人登月任务解耦为载人天地往返任务和登月任务两部分;其次通过轨道设计和稳定性分析提出考虑登月任务需求的地月间空间站可运行轨道和停泊点;最后建立一套飞行模式评价模型,从速度增量需求、飞行时间、空间环境、登月任务窗口、测控条件、交会对接技术难度、后续任务支持性和任务可靠性方面对6种不同位置空间站的登月飞行模式进行分析和定量评价。评价结果表明基于L2点Halo轨道空间站的载人登月飞行模式为更优飞行模式。     

Private space exploration: A new way for starting a spacefaring society?

Since the beginning space was an exclusive domain of public organizations, the role of privates is becoming more and more important, and not only in commercial activities. However, the main international treaties dealing with this subject are still based on the assumption that space activities are mostly reserved to states. In the last decade the idea that the role of privates could include the management of space infrastructures and launch vehicles gained support and now private launch services are a reality. An even wider role of privates is now advocated and private exploration and exploitation missions are discussed. This requires that space activity in general can generate an attractive return and those business models are identified.     

重复使用航天运输系统经济效益敏感性研究

面向未来低成本、高效益航天运输系统发展趋势,早期经济性研究工作已无法适配当前技术经济一体化发展需求,重复使用技术的日趋成熟为其降本增效注入了全新动力,围绕重复使用的航天运输系统经济效益分析逐渐成为重要研究领域。基于成本估算关系 (Cost Estimation Relations, CER）方法与源变量分析理论,建立了运载火箭单箭成本模型,在此基础上考虑任务级重复使用火箭全生命周期工况并建立了面向任务场景的经济分析模型。结合仿真场景,对经济性关键变量影响的敏感性开展量化分析研究,为后续重复使用技术经济一体化发展提供指导。     

Activities of the COSPAR Panel on Exploration supporting the Global Exploration Roadmap

The Global Exploration Roadmap (GER) is driven by several goals and objectives that include space science, the search for life as well as preparatory science activities to enable human space exploration. The Committee on Space Research (COSPAR), through its Commissions and Panels provides an international forum that supports and promotes space exploration worldwide. COSPAR's Panel on Exploration (PEX) investigates a stepwise approach of preparatory research on Earth and in Low Earth Orbit (LEO) to facilitate a future global space exploration program. We summarize recent activities and workshops of PEX in support of the GER.