空间站的在轨技术(二)——在轨补给

空间的在轨补给技术是航天器主要的在轨服务模式之一。它是延长航天器的有效工作寿命、提高航天器经济效益的主要技术手段。本文在大量掌握材料的基础上,分析了在轨补给技术的现状;概括了空间在轨加注的技术要求;对比了三种典型的在轨加注方案:直接加注,更换贮箱,整体更换推进舵;最后以双组元推进剂加注系统为例,简介系统的结构和工作原理。     

面向航天器在轨加注的地面模拟技术

文章结合近年来航天器在轨加注的相关研究,着重对其地面模拟试验技术进行了探讨。首先对国外相关地面模拟技术进行了综述,其次对一种新型地面模拟系统进行了详细介绍。该系统由气浮平台、航天器模拟器、光学测量系统、地面控制系统、自主对接和流体加注机构等组成,不仅能演示航天器在轨加注任务的全过程,而且能完整演示自主对接与分离、流体传输与控制、导引测量与推进等在轨加注关键技术。     

他山之石 可以攻玉——国外卫星在轨操作系统发展分析

卫星在轨操作任务主要包括在轨燃料加注、在轨模块更换、在轨发射、在轨空间碎片清除等。值得指出的是,在轨操作可以针对己方航天器进行,也可以针对敌方航天器进行。能够通过在轨加注延长航天器寿命,也可以利用交会对接和空间机械手技术将敌方航天器拖离目标轨道,具有巨大的商业和军用潜力。     

德国航天器在轨操作技术面临的挑战及解决方案简析

一、德国在轨操作技术发展概况德国宇航中心在空间编队飞行和航天器在轨逼近操作领域有着丰富的经验,而且对空间机器人技术也开展了深入研究。近期,德国宇航中心的空间操作中心准备启动两个空间机器人在轨操作项目,即"德     

“多对多”模式下GEO卫星在轨加注任务规划

随着在轨服务技术的发展和对航天器发射运营成本的控制，航天器在轨服务模式将由“一对一”服务逐步发展为“一对多”“多对多”的服务模式。在具有多个服务目标的模式下，针对服务航天器的任务分配与规划将变得尤为关键。因此，本文研究了多服务航天器为多个地球同步轨道(GEO)卫星进行在轨加注的任务规划问题。首先，考虑服务航天器容量约束、服务路径约束等多类约束条件，以最小化燃料消耗为优化指标，以每个服务航天器的服务顺序为决策变量，建立“多对多”在轨加注任务规划模型。其次，针对遗传算法局部搜索能力差、易陷入局部最优的缺陷，设计了一种将大邻域搜索算法和遗传算法相结合的混合启发式算法(LNS-GA)，用以求解该任务规划问题。该算法利用大邻域搜索算法中的“破坏”和“修复”思想，对遗传算法每一代种群中的精英个体进行进一步的迭代搜索，从而增强算法的局部搜索能力。最后，通过设定的仿真场景与单一遗传算法进行仿真对比，验证了本文所提出算法的有效性和优越性。     

国外卫星在轨操作系统发展分析

卫星在轨操作任务主要包括：在轨燃料加注、在轨模块更换、在轨发射、在轨空间碎片清除等。值得指出的是,在轨操作可以针对己方航天器进行,也可以针对敌方航天器进行。     

导航卫星镍钴铝酸锂电池组在轨自主管理及特性分析

针对导航卫星寿命长,地影天数多且周期长的特点,分析并设计了镍钴铝酸锂(NCA)蓄电池组在轨自主管理系统,包括其充电管理、地影期管理、长光照搁置管理、均衡管理、热控管理和自主安全管理等,并成功运用在北斗导航MEO卫星上。通过详细的在轨数据分析,验证了所设计系统的正确有效性,可为后续其他航天器锂离子蓄电池组的在轨自主管理技术提供参考。     

多航天器在轨管理模式建立与实践

针对航天器在轨管理工作评价颗粒度粗、技术监视手段不足,以及服务质量和管理效率不能满足用户需求等瓶颈问题,提出了以提炼管理要素为手段、全流程精细化管理为核心的多航天器在轨管理模式,并提出了智能化、多元化、集约化等支持与保障方式。实践结果表明:多航天器在轨管理模式有效提升了在轨管理效能,确保了170余个航天器的在轨稳定运行,提升了航天器运行管理能力及用户满意度。     

航天器仪表与照明分系统设计和发展

航天器仪表与照明分系统承担着飞行器与航天员信息交互的任务,为航天员在轨工作、生活提供支持。分系统功能包括信息显示提示、越限报警提示、手动操作、工作生活照明、休闲娱乐等。文章给出了航天器仪表与照明分系统设计思路及分系统设计组成;分析了分系统技术应用情况;对应航天器设计和应用结果,提出了后续航天器的技术发展思路和设想。     

航天器电磁对接技术发展综述

基于推力器的航天器对接技术存在推进剂消耗、羽流污染等问题,而应用电磁力/力矩实现航天器对接与编队飞行控制具有无对接冲击力、无羽流污染、无工质损失等优势,应用前景较为广阔。文章概述了"同步位置保持及重新定位试验卫星"(SPHERES)、"微型自主舱外摄像机器人"(Mini AERCam)、"低冲击对接系统"(LIDS)等多个电磁对接项目的最新研究进展;详细论述了电磁对接系统所涉及的对接系统、控制模型和位置姿态检测等关键技术;最后对电磁对接在轨应用方式、电磁防护技术等方面的发展趋势进行展望。     

多任务在轨服务模块化智能航天器技术研究

首先介绍了在轨服务技术的分类及国内外近期研究进展,结合各国已开展项目的验证情况,分析了在轨服务模式、适应多任务在轨服务航天器的发展思路。为适应卫星发射和在轨服务的任务需要,提出了多任务服务航天器的方案设想,以期降低在轨服务操作的难度,提升在轨服务系统执行多任务的能力。最后初步分析了用于演示验证任务的服务航天器总体参数及任务规划。     

载人航天器高压供配电安全性设计

文章通过分析载人航天器高压系统的设计难点,从系统层面自顶向下地提出了载人航天器系统高压安全控制措施并得到验证,实现了载人航天器供电、配电、用电系统的安全性设计规范化和在轨运行安全,为我国后续空间站平台奠定了电源系统技术基础。     

低温推进剂在轨加注技术与方案研究综述

为了探究适用于低温推进剂在轨加注的相关技术与方案,通过文献调研与对比分析,介绍国内外在轨加注技术的研究现状,梳理低温推进剂在轨加注的关键技术,研究现有加注技术与方案对低温推进剂的适用性,并提出我国开展相关研究的思路与方向。研究表明：1）气液分离、蒸发量控制、质量测量和流体驱动循环等技术是直接影响推进剂在轨加注系统结构与加注性能的关键技术;2）低温推进剂具有沸点低、表面张力小等特殊性,对气液分离、系统热防护等技术的性能要求更高;3）表面张力式气液分离、纤维镜或射频质量检测、多层隔热材料、热力学排气系统（TVS）以及无排气加注等先进技术方案对低温流体和微重力环境均具有更好的适用性,将成为实现低温推进剂在轨加注的关键突破口。     

面向任务约束的航天器姿控系统在轨重构算法

针对任务约束下的航天器姿态控制系统(ACS)在轨重构问题,提出了一种基于自适应动态规划(ADP)的在轨重构算法。首先,综合考虑航天器在轨任务约束条件设计效用函数和性能指标函数,获得离散Hamilton-Jacobian-Bellman(HJB)方程形式的最优重构策略。其次,采用执行依赖启发式动态规划(ADHDP)方法近似求解HJB方程,避免了直接求解HJB方程的"维数灾难"问题。通过简化设计ADHDP执行网络,提高了迭代训练速度;同时在训练中引入ε-greedy因子,避免了训练算法过早陷入局部最优解。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

美国研制机器人飞行器

美国国防部五角大楼一研究机构已着手研制小型机器人来为美国的在轨间谍卫星和在轨空间平台服务。美国防部先进研究项目战术技术办公室的主任戴维德·威兰说:“该项目被称做是轨道特快,用来提高服务于国家安全用卫星的机动性,由于其体积较小、数量众多,很难被对手跟踪,因此有很好的应用前景。”该机器人飞行器能够在轨道上长期工作,能够从轨道的隐藏处或空间站上提取燃料、电子设备和各种物资,实现与间谍卫星等空间平台的对接,加注燃料和进行在轨维修任务。该自动     

"天宫二号"空间实验室密封舱热舒适性评价

基于在轨飞行数据,采用PMV(predicted mean vote)方法对"天宫二号"空间实验室密封舱热舒适性进行评价,获得了密封舱热舒适性值;并将其与"神舟十一号"载人飞船和"天宫一号"目标飞行器密封舱热舒适性进行比较,分析热舒适性差异存在的原因,以及密封舱空气温度、相对湿度和舱壁温度对热舒适性的影响,结果表明空气温度对热舒适性影响最为明显。本研究可为后续载人航天器密封舱热设计提供参考。     

航天器在轨运行状态管控模式建立与实践

针对航天器在轨运行状态变化多、管控难的问题,提出航天器在轨运行状态管控模式,建立在轨运行状态基线,采取"分阶段建基线、过程中管基线"的策略,明确在轨运行状态的管控范围、基线建立阶段和时机、更改控制程序。在轨管理实践表明:该模式的建立对于快速掌握航天器当前在轨运行状态、控制在轨运行状态更改操作风险发挥了重要作用,能保障航天器的在轨安全运行,为用户提供稳定的服务。     

航天器的在轨维修性

随着我国航天员的空间出舱成功,空间站建设提上日程,因此急需对航天器的在轨维修性进行预先研究。本文在调研国内外关于航天器在轨维修性方面资料的基础上,进一步分析了航天器在轨维修的需求和可行性,并对在轨维修对未来航天器设计和空间站运行模式可能产生的影响和变革进行了初步分析,提出了结合在轨维修性技术发展我国空间站的新设想。     

基于小样本数据增强的航天器表面损伤智能检测方法

在轨运行的航天器表面形成损伤有可能导致严重的后果,需要对航天器进行在轨实时损伤检测。针对航天器损伤检测图像样本难以获取的问题,本文采用智能化检测方法,提出了一种用于航天器表面损伤样本扩充的生成对抗网络,该网络能够学习单张输入图像的特征纹理表示,从而生成大量与输入图像特征相似的细粒度尺度样本,实现了少量图像数据样本的扩充。利用YOLO目标检测算法在扩充的图像样本中进行表面缺陷与损伤的检测识别,获取了较高的检测精度,为未来航天器健康状态监测与评估、通用化服务机器人应用及太空原位建设等提供了技术支撑。     

中国航天科技集团公司科技委航天器总体技术专业组2015年度学术交流会征文通知

<正>一、主题范围本次会议的主题是"服务于‘一带一路'战略的航天器体系发展技术"。征文范围包括但不限于以下方面:1."一带一路"战略对航天器体系建设的机遇与挑战;2.我国天基基础设施建设与论证;3."天地一体化"航天器体系建设;4.新型航天器系统概念研究与论证;5.我国在轨航天器体系综合运用;6.航天器总体设计技术;