中国空间站分布式运行控制模式

空间站任务飞行事件密集、参与单位众多、协同关系复杂,为高效、可靠、安全组织空间站运行控制工作,提出了优化一种模式、建好一个平台、形成新型机制的总体思路,运用系统工程思维设计了以5类中心为骨干、异地容灾中心备保的分布式空间站运行控制体系架构。给出了关键任务段适当集中、长期运行段完全分布的联合运行控制模式,进一步提出分布式运行控制平台、容灾备份系统等重点发展完善方向。该模式具有较高的可靠性、安全性和实施效率,能够较好地适应空间站长期在轨、航天员连续驻留的任务场景,可保障中国空间站运行控制工作可持续运转。     

载人飞船组合体期间应急撤离任务规划

航天员长期驻留载人航天器组合体期间,当发生影响驻留安全的故障且决策应急撤离时,需进行应急撤离任务规划,合理安排撤离期间各飞行事件执行时机,以保障航天员安全及时撤离。为此,首先在对应急撤离各影响因素深入分析的基础上,重点研究撤离期间分离点选取需满足的约束条件,并构造拉格朗日函数求解满足条件的分离点;其次以求解的分离点为基准,对分离前后飞行事件进行人工规划;最后,以测控区内发生载人环境异常故障,地面决策应急撤离为例进行规划,实现了撤离项目和撤离时间的量化。结果表明：本文采用的方法能够在应急撤离允许处置时间内完成撤离,且分离前后各事件满足约束条件,测控等待时长较短,能实现航天员在应急情况下安全撤离。     

有人参与深空探测任务面临的风险和技术挑战

有人参与的深空探测工程是无人深空探测工程和载人航天工程的有机结合,是未来航天技术发展的一个重要方向。与无人深空探测工程相比,有人参与的深空探测系统更加复杂、难度更大、要求更高。经过系统梳理,提出了4个方面面临的风险和技术挑战,即保障人员精确可靠到达、着陆地外天体并安全起飞返回地球,保障人员在长期飞行及长期驻留任务时的居住及生活环境,保障人员在地外天体的大范围机动作业,保障人员长期任务中的健康和安全。解决上述技术问题可为后续开展有人参与的深空探测任务指明方向。     

安全、健康、高效的重要措施航天员的医学保障

航天员医学保障包括飞行医学控制在内的一整套医学生物学方法和技术的综合保障措施,以保持和加强航天员在训练、飞行阶段和飞行后一段时期内的身心健康和工作能力。航天员的医学保障贯穿航天员职业生涯的始终,更是保障载人航天事业顺利实施的关键     

对长期飞行任务中航天员医学防护问题的思考

通过对国外航天医学发展的分析,结合我国载人航天发展实际,综述长期飞行任务中失重、辐射等因素对人体的影响,从医学监测和失重生理效应防护技术角度对行星际航天飞行任务中保障航天员的健康安全提出建议,为我国航天事业未来发展提供参考.     

我国首次载人月球车任务需求分析

载人探月任务中,载人月球车在确保航天员安全的同时,需要有效拓展航天员月面活动范围、提高航天员月面工作效率。针对此问题,分析国内外载人月球车研究现状和技术特点,结合我国首次载人月面探测任务,从工作模式、安全、人因工程、高速移动、平台保障、工程实现、后续扩展等方面分别开展论述,分析了我国首次载人月球车的任务需求,可作为首次载人月球车的设计参考。     

航天员混合现实训练与支持技术研究

基于航天员地面单人便携训练、多人协同操作训练、空间在轨操作辅助支持以及远程协同支持等工程任务需要,开展混合现实训练与支持技术研究。设计了航天员混合现实训练与支持的工程实现总体技术框架,针对航天员地面训练环境、在轨任务环境以及远程支持环境等特殊因素,对混合现实头盔头部位姿实时估计技术、多人协同操作技术以及远程支持场景匹配等关键技术进行研究。试验验证和航天员体验表明,技术方法有效、用户体验良好,满足空间站航天员地面与长期在轨典型性训练和支持任务需求,提高了训练支持质量和效率。     

固体废物对载人航天任务的影响与应对措施研究

固体废物堆积、发酵和水分等资源流失对载人航天任务,特别是长时间、远距离任务的飞船内部空间利用、航天员人身安全和生命保障物资发射质量均有重要影响。概述了美国和国内载人航天任务中固体废物管理和处理技术的研究进展,论述了固体废物的来源、性质以及与载人航天任务的关系,针对短期、中期和长期航天任务分别提出了相应处理技术并对各技术相关信息进行论述,分析和比较了各种方法的优点和不足。在此基础上提出了我国开展固体废物处理技术的研究建议,为相关研究提供参考。     

载人登月的航天医学工程问题

载人登月与近地轨道载人飞行相比,将会遇到许多新的医学、心理学、工效学、登月服技术等医学工程问题。研究和解决这些问题是航天医学工程发展的重要任务。结合美、俄载人登月和月球居留的研究情况,重点分析载人登月与月面舱外活动中人的工作能力、压力制度选择、乘组组成、航天员选拔训练、航天员医监医保、心理健康维护、营养食品保障、环境医学和工效学、登月服技术等医学工程问题及解决思路,提出下一步研究的方向和重点。     

载人航天器的舱内通风问题

舱内通风系统是载人航天器环境控制与生命保障系统的重要组成部分。在微重力条件下,自然对流消失,舱内通风系统造成的强迫对流可以确保舱内气体循环流动,从而保证舱内有害物质得到及时的处理和回收。同时,通风系统驱动的舱内气体流动情况与舱内防火和灭火的研究也直接相关。对载人航天器舱内通风系统的研究涉及了航天员的生命安全保障,是改善航天员生活、工作环境的必备工作,同时也为载人航天器设计提供了重要的参考意见。     

空间站洗浴废水净化技术研究

针对空间站在航天员长期驻留期间因洗浴等个人卫生活动产生的废水的净化再利用需求,在对航天员洗浴废水处理要求、洗浴废水中污染物特性分析的基础上,提出了一套由消泡剂预处理、蒸汽压缩蒸馏处理和反渗透膜处理相结合的洗浴废水净化处理方案,并在系统样机上完成了方案的可行性及技术指标的试验测试,其中系统样机的废水处理速度为0.9~1.0 kg/h,水回收率为90%,功耗为300~320 W,回收水的主要水质指标为:总有机碳含量为2~4 mg/L,电导率为1~4μS/cm,总氮含量为1~3 mg/L,p H值为6.5~8。结果表明该方案能耗低、水回收率高、净化水水质好,工程可用性较强。     

一种基于物联网技术的宇航智能家居系统设计

为满足未来载人航天器可能的在轨工作生活需求,提出了一种基于物联网技术的面向载人航天器的智能化、网络化、商业化的宇航智能家居系统设计方案。该方案研究了宇航智能家居系统的总体方案及协议架构,详细规划设计了宇航智能家居系统功能,并分析了系统设计方案可行性,有助于提升载人航天器人机交互的高效性、便捷性、舒适性及智能性,为在轨航天员提供更加宜居的在轨工作生活环境支持。     

一种大型载人航天器的情景照明系统设计

现阶段航天器照明系统主要以满足工作照明需求为目的,并未充分考虑航天员长期在轨的生理和心理因素。针对这一问题,提出了一种可以应用于空间站舱内LED情景照明系统方案。从总体方案、场景模式、光源和控制、通信及软件框架进行了方案设计及阐述,并对方案进行了试验验证。初步结果表明,该情景照明系统更加符合人体生理和心理需求,能够实现远程控制,有望提高航天员在轨舒适度,提高空间站任务效能。     

人机共融机器人的月面驻留服务及应用展望

针对我国载人登月工程目标和任务需求,综述了人机共融机器人技术的研究进展,分析月面驻留活动中人机共融机器人的任务、能力需求和关键技术。在此基础上制定了共融机器人系统在我国首次载人登月中的任务目标和能力需求,提出首次载人登月中"人机共融"作业系统的工作模式。为共融机器人在我国后续无人、载人月球探测以及月面驻留服务的应用提供借鉴和参考。     

略谈航天员出舱活动技术

出舱活动(EVA)是指航天员脱离母航天器的保护环境,依靠自身的生命保障系统在太空中进行包括科学观察及研究、修理飞船或空间站表面、太空行走等在内的各种活动.出航活动关键技术的研究涉及环控生保技术、航天服技术、医学、工效学以及地面模拟技术等,它们不仅为出舱活动提供了充分的技术保障,还为航天员提供了维持生命必须的微气候环境和进行出舱活动的装置及措施.     

前言

正2021年在中国历史上和中国航天史上都是极其不平凡的一年。这一年,我国取得了脱贫攻坚战的全面胜利;这一年,伟大的中国共产党迎来了百年华诞;这一年,我国的"天问"一号探测器实现了对火星"绕"、"落"、"巡";这一年,我国空间站建设取得了突破性的进展,实现了"天和"核心舱的成功发射和航天员的长期在轨驻留。标志着我国社会主义现代化建设进入了新的发展阶段,我国的行星探测跨入世界先进行列,我国的载人探测能力实现了新的跨越。     

太空行走的训练

人类长期以来生活在重力环境里,而航天员在舱外执行各种任务时是处于一种微重力环境。在微重力环境下行走或工作可不是一件容易的事,当航天员按照地面的习惯来行走或操作时往往会用力过度,使自己飘离航天器或无法准确地完成操作。而且,在分析航天事故中,可以发现很多事故与航天员违反操作规程和训练不够有关。因此,为了更好地完成出舱任务,航天员在执     

空间站阶段航天员搜救按需服务研究

针对空间站阶段航天员搜救问题,对航天员搜救特点和航天员搜救按需服务进行了分析,提出基于天基信息系统的航天员搜救按需服务和建立航天员搜救按需服务信息系统;以天基信息系统为主要基础设施,基于航天员搜救"拉"和"推"两种服务模式,将搜救需求分析、搜救服务决策、信息获取和信息传输有机结合起来,对航天员搜救按需服务信息系统进行了设计,并提出了系统应用方案。系统可为航天员搜救提供可定制的按需服务,促进航天员搜救一体化、信息化和智能化水平提升。     

天然表面活性剂在空间站洗浴中发泡性能的初步研究

长期在空间站工作的航天员需要解决在水资源短缺的情况下洗浴的问题,这不仅仅关乎航天员自身的生理问题,还关系到座舱的卫生和航天员心理健康,所以需要开发一种低泡易冲洗的沐浴产品使航天员可以少水洗浴。针对此需求设计了一款以天然表面活性剂为主要有效成分、天然防腐剂和抑菌剂为主要辅料的沐浴产品。利用正交优化方法,以产品的起泡性和感官评价为指标筛选低泡易冲洗且洁净度好的产品配方。对该配方产品做进一步的反应条件优化和理化稳定性检测,从中得到一个最佳的复合配方产品,达到了天然无刺激、低泡易冲洗、洁净度高的效果。     

新型CDMA技术在出舱通信中的应用分析

航天员出舱通信系统是舱外航天服的重要组成部分,为航天员的舱外活动提供支持。通过简要分析航天员出舱通信的需求及信道环境,提出一种采用ZCZ序列的新型CDMA技术通信方案,较传统CDMA系统实现更为简单,多用户和多媒体业务可扩展性强。仿真结果表明,新型CDMA技术可用于误码率要求较高的图像/高清视频等高速数据的传输,能满足未来航天员出舱通信系统的需求。