微重力条件下红外材料的空间生长

根据近年红外材料在空间生长的研究概况,分析了涵盖熔体、气相、液相外延和分子束外延等生长方法及各个方法生长红外材料的基本原理,在地面生长遇到的问题,以及在空间微重力环境中进行红外材料生长的优势.同时基于中国利用熔体法在天宫二号上已经进行的ZnTe：Cu晶体的空间生长科学实验及地基实验结果,通过对空间和地面实验结果进行对比,提出了在超高真空环境下,利用分子束外延方式生长高性能、大尺寸红外材料的可能性,以及未来在空间微重力条件下进行红外材料生长的研究方向及具体应用.     

微重力环境下超冷原子物理研究

中国空间站的发展和建成为微重力环境下超冷原子物理的研究及其应用提供了必要的实验条件. 2022年10月31日, 中国科学院上海光学精密机械研究所联合北京大学研制的中国空间站超冷原子物理实验柜 (简称超冷柜) 搭载梦天实验舱进入中国空间站. 超冷柜的主要目标是在中国空间站建成以⁸⁷Rb 玻色–爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensate, BEC)为工作物质的超冷原子物理实验平台, 基于微重力环境优势利用两级交叉光束冷却 (Two-Stage Crossed Beams Cooling, TSCBC) 的实验方案获得皮–开尔文 (picoKelvin, pK) 量级的超冷原子, 在微重力环境下通过调控以及观察极低温超冷原子以发现新奇的物理现象. 本文介绍了BEC的实现和深度冷却实验方案, 以及微重力环境下超冷原子物理研究与应用领域所取得的一系列进展; 详细介绍了超冷柜的设计方案以及地面验证实验. 到目前为止, 超冷柜按照预期持续开展微重力环境下的超冷原子物理研究, 在轨连续运行时间超过2年, 取得了初步的实验结果, 实现了超冷柜作为微重力环境下超冷原子物理实验平台的主要目标.     

微重力环境下半球形贮箱液体重定位试验研究

本文利用落塔形成的微重力环境,对半球形贮箱中液体重定位问题进行了试验研究。所用液体与半球形箱壁之间的接触角为零并在加载前形成了失重初始凹液面.本试验分侧向不加干扰及加干扰两种初始条件.通过高速摄影机观察了液体重定位的全过程并测量了重定位流速和重定位时间。试验结果表明,液体重定位呈壁流流型.实测重定位时间与理论估算值一致.     

空间微重力组合体及其控制

空间微重力组合体是绳系卫星系统的升级版,有更强大的功能和应用前景。可是在无控状态下,新旧两款系统的留位（系绳伸出长度不变）和回收（系绳回卷收缩）运动都不稳定,必须置入有效的控制算法才能使其稳定运行。从绳系卫星的简化动力学模型入手,抓住微重力和动态运动中的惯性力相互关系,推导出基础型和扩展型的距离速率控制算法,简明有效地抑制这些系统的不稳定运动和改进空间组合体在轨交会对接控制技术。该算法也可应用于有分布质量和弹性变形的连续系绳的动力学模型以及其他更复杂的绳系卫星（家族）系统的控制中。     

落弹舱的微重力环境

本文首先建立了分析落弹舱运动的各种坐标系,给出了解算姿态运动参数的数学模型.然后根据落弹舱微重力加速度的物理背景,对其微重力环境进行了数学描述和物理解释,推导了舱内任意部位微重力加速度表达式,阐明影响微重力环境的主要因素是气动阻力和姿态角运动.最后分析和近似估算了落弹舱的微重力水平,给出了气动阻力对落弹舱微重力水平影响的数值计算结果:平流层气球在30km以上释放落弹舱,优于5×10^-2g的微重力持续时间超过30秒.     

微重力环境下植物培养箱设计

基于空间微重力下植物的生物学效应及其微重力信号转导研究需要,在微重力条件下培养拟南芥,获得经微重力条件生长的拟南芥样品.在空间实验过程中实时采集、存储和传输植物样品的数字图像,并根据生物样品的生长周期对生物样品进行低温固定和储存,再由返回式卫星带回地面,开展微重力植物生物学效应研究.     

空间微重力环境下铅锑合金的研制

将称量好的小块高纯铅和锑以共晶配比(Pb-11.2wt%Sb)封装在石英试管中,在卫星自由飞行期间加热熔化并缓慢冷却进行了重熔和再结晶实验,同时也进行了地面对比模拟实验。结果表明,空间样品外形较为光滑,显微组织为均匀细密的共晶;而地面两样品,一个产生了两端分离的现象,另一样品中间存在“细颈区”,其显微组织,除上部表面有块状的富锑相外,其余部分都是典型的亚共晶组织。分析这些差别的原因,是由于在空间微重力环境下重力引起的自然对流大大降低的结果。     

空间微重力资源

本文简要地阐述了空间微重力资源对人类的深远影响;介绍了该领域的发展进程和研究方向;指出了我国在微重力工作方面的成绩和前景。     

卫星相机中侧视反射镜振动及微重力环境下的影响分析

文章介绍了“资源一号”卫星02星在地面测试时CCD相机图像扰振现象和对像质的影响, 图像扰振的原因———相机的侧视反射镜发生振动。探讨了侧视反射镜共振的机理: 由于预紧蜗簧与蜗轮弹性变形的组合弹簧而形成共振系统, 从而使外来干扰振动被放大, 并由此得到克服或控制扰振的方法。此外, 还讨论重力环境变化对反射镜振动的影响,认为不会增大振动的影响, 卫星在轨工作时相机可以保持地面同样效果。卫星发射后, 图像像质良好, 说明反射镜振动得到控制, 也说明重力环境改变对振动没有异常变化。     

空间微重力条件下碲镉汞晶体的布里支曼生长

在中国返回式卫星上进行了一台双温区空间晶体生长炉的搭载试验,成功地实现了空间微重力条件下碲镉汞晶体的布里支曼生长,取得了一些有意义的结果。文章介绍了这种晶体炉的设计和空间试验的过程;分析了回收样品的主要测试结果;并对空间材料加工装置的设计和一些相关工艺问题进行了讨论     

一种空间相变换热器热设计与仿真分析及其改进

基于相变计算方法即焓法处理相变材料凝固/融化模型,对一个以水为主动冷却介质,内填充石蜡类相变蓄热材料的板式相变换热器的换热进行数值模拟.得到了不同重力条件下冷却面的温度分布,相变材料在融化过程中的动态温度场分布、相变界面分布、融化时间等结果,验证了该相变换热器的可行性.对比该相变换热器在重力与微重力不同条件下的性能差异,利用添加强化传热肋片与泡沫复合相变材料方法,提高了微重力条件下该类相变换热器的效率,可为空间相变蓄热装置的设计及实验研究提供重要参考.     

冷原子喷泉的改进与应用

论述了冷原子喷泉的改进与应用,评述了冷原子喷泉二十年发展的进步,展望了冷原子喷泉研究和发展的前景。     

An Outline of Investigation of Space Medicine Problem and Its Mechanism

The human exploration of space is one of the great voyages of discovery in human history. For over forty years space exploration, human have gotten more profound knowledge about outer space and life phenomena, ranging from understanding and recognizing space to adapting and utilizing space. With these development, space medicine that aimed at studying effect of space environment on human health and ensuring the safety, health and effective working of human in space exploration, will become increasingly improved and matured.The contents of research will develop from the early phenomena observation of the effect of space environment on human physiology and biochemistry, and the effect definition, to the study of the mechanism of changes of cell, molecule, and gene, from the passive adaptation for space environment to taking the initiative countermeasures, in order to ensure the safety, health and effective working of astronauts during space flight.Space practices in the past forty years have confirmed that a variety of physiological and pathological changes have been found for organism exposed to space flight. These changes include cardiovascular dysfunction, bone loss,muscle atrophy, decline of immune function, endocrine function disorder and space motion sickness. In recent years, more attention has been focused on the study of the mechanism of these changes, especially the effects of space environment on cell, molecule and its gene expression. With the demand of China's manned space engineering task and continuous development, a series of studies on medical problem caused by space environment have been carried out.     

中国返回式卫星的搭载任务—空间生命科学试验

自１９８７年以来,为充分利用中国返回式卫星的剩余载荷能力,有计划地以搭载形式进行了一系列空间科学和技术试验,取得了较好的效果,文章简要介绍了在空间生命科学试验方面取得的成果。     

THE DGW-I FURNACE A MATERIALS PROCESSING FACILITY IN "SZ-2" SPACECRAFT

The DGW-I is a new material processing facility developed in China, which was firstly carried into orbit in November 1999 by the SZ-1 spacecraft and then in January 2001 carried by SZ-2 into space again, and successfully processed 6 samples of materials, including 3 samples of alloys, 2 of semiconductors and 1 sample of oxide crystal.     

微重力场中通风换热的数值研究

为在地面模拟空间站舱内的流动与换热,以两顶角集中进风,两底角集中出风的通风方式为对象,研究了微重力是条件下复杂深间内的对流换热地面相似模拟问题,采用数值分析方法,分别考察了方腔中无隔离物,有绝热隔离物,有等温隔离物以及有等温悬浮物的几种有代表性的不同情形,给出了每种情形下不同比例模型的流动与换热情况的数值模拟结果,并针对各种不同情形进行了分析说明,分析表明,集中通风方式更有利于抑制自然对流的影响。