模拟载人探月中航天员空间辐射风险评估

空间辐射是长期载人航天飞行任务中影响航天员健康的重要风险因素。为了探求载人探月过程中对空间辐射的合理防护方式,文章借助空间辐射场模型对"嫦娥三号"飞行任务在不同质量厚度材料屏蔽下的舱内空间辐射环境进行了仿真计算,并确定了航天员各器官接受的空间辐射剂量、剂量当量以及有效剂量等辐射防护量以进行辐射风险评估。结果表明,随着屏蔽厚度的增加,航天员的各组织或器官的吸收剂量和剂量当量以及有效剂量均明显降低;采用质量屏蔽的方法对低于100 Me V的质子具有很好的防护效果,但对高能质子或重离子的防护效果不明显。计算和分析显示,载人探月过程中,只要采取适当的防护措施,航天员的空间辐射风险是可控的。     

卫星舱内宇宙辐射剂量测量与分析

本文介绍了在我国返回式卫星舱内辐射剂量测量的一些结果,分析了轨道高度和舱体质量厚度对舱内剂量的影响。卫星舱内的复杂屏蔽引起各位置上的剂量有所不同,测量结果表明:最高和最低剂量点剂量水平之比在500km高度的轨道时为1.58,在300km高度的轨道时为1.23。本文还对近地空间的辐射危害及其防护问题进行了讨论。     

GEO卫星结构屏蔽设计与性能分析

地球同步轨道(GEO)卫星在轨期间将遭遇空间带电粒子辐射,导致的电离总剂量效应会损伤星上的电子元器件。在对GEO卫星典型结构进行屏蔽设计时,采用钽箔等材料对卫星结构大开口处进行封堵,又用屏蔽厚度的实体相交法求解卫星的屏蔽性能。建立卫星的三维屏蔽厚度模型,对比屏蔽设计前后的总剂量值,同时分析该封堵方法对卫星机热系统的影响。通过对GEO卫星结构三维屏蔽性能的分析,验证了该封堵方法的有效性。     

基于结构表面云图的三维总剂量效应评估方法研究

提出了一种可将屏蔽效果与辐射剂量在飞行器结构表面进行云图显示的评估方法,总结了评估方法的基本原理、分析流程及分析特征。针对简单的和相对复杂的两种飞行器结构模型进行了分析,并将分析结果与一维分析模式进行了对比。该方法贴近工程应用的实际,能够快速评估复杂结构模型的飞行器的总剂量效应,其显示效果更为直观,应用更为有效。     

卫星舱内宇宙辐射剂量测量分析

本文介绍了在我国返回式卫星舱内辐射剂量测量的一些结果，分析了轨道高度和舱体质量厚度对舱内剂量的影响。卫星舱内的复杂屏蔽引起各位置上的剂量有所不同，测量结果表明：最高和最低剂量点剂量水平之比在５００ｋｍ高度的轨道时为１．５８，在３００ｋｍ高度的轨道时为１．２３。本文还对近地空间的辐射危害及其防护问题进行了讨论。     

木星系探测中多层材料的辐射屏蔽优化设计方法

与地球辐射环境相比,木星辐射带中的粒子辐射环境有能量高、通量大、能谱硬等特点,对木星探测器的辐射防护要求更高。航天器设计中常用的多层金属材料的防护效果取决于辐射环境、屏蔽层数量与厚度、屏蔽层叠放顺序等众多因素,因此采用数值方法进行设计十分困难,有必要开发智能屏蔽优化算法。文章结合遗传算法和MULASSIS多层屏蔽仿真程序,以屏蔽后的吸收剂量为优化目标,开发了多层材料辐射防护优化设计方法。利用该方法,得到一定重量指标约束下的最优屏蔽结构,其特点是将高低原子序数材料相结合,多为双层或三层结构,并把高原子序数材料放置在外侧。以远木点和近木点分别为25个和10个木星半径的赤道面轨道为例,当面密度为1 g/cm2时,最优屏蔽结构为0.829 mm铅和0.158 mm镁的双层结构,可将辐射造成的总剂量降低至120.3 krad(Si)/a,与传统铝屏蔽材料相比,可节省近43.6%的重量资源。本方法可用于指导未来木星探测的辐射防护设计。     

载人航天器舱内辐射剂量监测技术综述

文章介绍了美国、苏联/俄罗斯载人航天器舱内辐射剂量监测技术及部分监测结果,分析了我国“神舟3号”和“神舟4号”飞船返回舱内的辐射剂量探测技术及结果,并在此基础上就我国载人航天器的辐射剂量探测方法提出若干建议。     

基于Pro/E的三维总剂量分析软件实现及其在微小卫星中的应用

微小卫星基于成本和重量的考虑使用了大量COTS(commercial off-the-shelf,商用货架产品)器件。总剂量效应是制约COTS器件航天应用的主要因素之一。为了更加准确地计算COTS器件的辐射剂量,避免过设计,采用Pro/E二次开发技术自主开发了三维总剂量分析软件。与商业软件Space Radiation在简单模型上进行了对比验证,结果表明自研软件计算结果可信。采用自研软件对在研的型号开展三维总剂量分析,降低了对总剂量敏感器件的抗总剂量要求,减小了屏蔽厚度。     

太阳同步轨道空间粒子辐射剂量探测与研究

利用“实践六号”A星3台辐射剂量仪2004年9月至2007年1月的在轨探测数据,对太阳活动低年,该卫星所处太阳同步轨道不同方向、不同屏蔽厚度下的辐射剂量水平及辐射剂量增长变化特性进行了分析和讨论。结果表明：空间环境扰动会导致日辐射剂量率较之空间环境宁静期有1个数量级的增长,这种增长一般滞后于空间环境扰动事件1～2天,持续时间为十几天至数十天;太阳活动低年,平均日辐射剂量率小于5rad天,与地球辐射带模型计算结果大致相当。这些结果对卫星的在轨安全保障和抗辐射加固设计都具有重要意义。     

变构型航天器参数化前处理方法

针对变构型航天器结构不固定的问题,基于VC 6.0软件对Trail及Session进程文件开发的方式,研究了利用Pro/E及Patran软件对航天器进行参数化建模及网格划分的具体操作方法,通过IGES中间文件的形式,将Pro/E及Patran相连接,利用VC开发工具建立了一套变构型航天器参数化前处理平台。采用两舱构型航天器对参数化前处理方法及平台进行了验证,结果表明:该参数化建模及网格划分方法切实可行,可为变构型航天器的静力学、动力学、热、结构等分析过程的前处理方法提供参考。     

基于Pro/ENGINEER的电子设备自动布线技术应用研究

对基于Pro/ENGINEER的电子设备自动布线技术进行了深入的研究和有益的探索.详细地分析了应用Pro/CABLING等软件模块进行自动布线的流程和应用技术,介绍了如何建立元器件二维符号库、导线规格库、包含三维接线信息的元器件库和模板库.最后以某型号配电器为例说明了具体的应用过程.应用该技术可以改变传统的接线设计方法,提高设计水平和效率.     

用蒙特卡罗方法求解航天器的有效太阳辐照面积

文章利用蒙特卡罗射线踪迹方法,建立复杂几何构型航天器在遭受太阳辐照下辐照面积的数学模型,对KFTA小太阳模拟器内太阳光入射条件下的航天器辐照面积进行数值模拟,解决了温度场求解中太阳对航天器表面直接投射的关键问题。计算结果表明：此方法提出了求解太阳入射辐射的新思路,将原来复杂的解析过程简化为几个概率模型。     

载人航天器的精细化软件研制技术管理方法

载人航天器软件研制具有技术新、难度大、新研配置项多等特点,必须研究一种新型的软件技术管理方法,以确保软件产品质量受控。文章介绍的精细化管理方法是在现有软件研制规范的基础上,通过软件研制工作的阶段化以及软件管理工作的划分,实现了软件的精细化管理。“天宫一号”目标飞行器软件研制工作的实践证明:该方法符合载人航天器型号研制的实际,可保证软件产品质量满足飞行任务要求。     

Pro／ENGINEER在模具设计中的使用技巧

分析了Pro／ENGINEER进行模具设计的使用技巧，阐明了并行工程技术与Pro／ENGINEER软件相结合的重要性。     

MSC.NASTRAN子结构法在航天器结构动力学分析中的应用

航天器结构系统日趋庞大和复杂,为实现对复杂系统的高效分析和计算,同时为解决不同研制单位之间的模型传递和交互中的技术保护问题,文章介绍了一种基于MSC.NASTRAN软件的子结构分析方法（MSC.NASTRAN超单元法）,可用于复杂航天器的系统级动力学分析,并给出航天器结构分析实例。实际应用表明,该方法能够有效屏蔽结构设计参数,显著提高复杂航天器系统分析效率。     

新型航天器抗辐射加固技术的研究重点

未来新型航天器在研制模式、设计技术、元器件及材料等方面与以往卫星相比将有较大变化,从而对抗辐射加固技术提出新的要求。因此,抗辐射加固技术的研究重点须在以往研究基础上进行调整。文章从航天器总体角度,对新型航天器抗辐射加固技术的研究重点进行探讨。     

抑制星上穿舱电缆电磁泄漏的包覆工艺技术

对于某些装配有高灵敏度设备的卫星,其舱内设备的非期望辐射发射通过穿舱电缆、过孔等耦合到舱外,被高灵敏度设备在卫星舱外的天线接收,可能干扰高灵敏度设备对正常信号的接收。文章提出了抑制卫星穿舱电缆电磁泄漏的包覆及过孔封堵的方案,同时进行了包覆方法研究和效果分析,验证了该方案可以减小穿舱电缆和穿舱孔的电磁辐射泄漏对接收系统的影响,使卫星的电磁兼容性得到改善。     

Generating requirements for complex embedded systems using State Analysis

It has become clear that spacecraft system complexity is reaching a threshold where customary methods of control are no longer affordable or sufficiently reliable. At the heart of this problem are the conventional approaches to systems and software engineering based on subsystem-level functional decomposition, which fail to scale in the tangled web of interactions typically encountered in complex spacecraft designs. Furthermore, there is a fundamental gap between the requirements on software specified by systems engineers and the implementation of these requirements by software engineers. Software engineers must perform the translation of requirements into software code, hoping to accurately capture the systems engineer's understanding of the system behavior, which is not always explicitly specified. This gap opens up the possibility for misinterpretation of the systems engineer's intent, potentially leading to software errors. This problem is addressed by a systems engineering methodology called State Analysis, which provides a process for capturing system and software requirements in the form of explicit models. This paper describes how requirements for complex aerospace systems can be developed using State Analysis, using representative spacecraft examples.     

航天器低压差分信号线束的电磁兼容性分析

航天器有效载荷设备之间的高速率数据信号通过低压差分信号（LVDS）线束进行传输,因此,LVDS线束的电磁兼容性（EMC）对系统产生直接影响。文章首先通过专用的电磁兼容性仿真软件对航天器实际结构中的1对低压差分信号线束的传导特性进行了分析,之后,基于该分析结论,对由12对线束构成的设备间线束捆的串扰特性、外界电场辐射下线束的抗扰特性进行了分析。频域和时域仿真结果验证了文章所述航天器低压差分信号线束布局的合理性,为将该成果进一步推广至航天器系统级线束布局及优化奠定了基础。