深空探测器自主天文导航技术综述(上)

<正>21世纪世界各国都加快了深空探测的脚步。随着深空探测任务的增多,探测器的智能自主技术已成为一项亟待解决的关键技术。而深空     

美国航天基金会发布《2009年航天报告》

美国航天基金会是一家非营利性组织,成立于1983年,主要研究航天发展态势、市场状况等。其研究数据比较客观,具有一定的参考价值。 该基金会于2009年4月发布的《2009年航天报告》由航天经济、航天产品与服务、基础设施、影响与劳动力以及展望五部分组成,记录了2008年各国政府、公司和创业者们所取得的历史性成就及其继续利用和探测太空的大胆计划,并对未来进行了展望。     

即将建成的“宇宙城堡”——国际空间站

经过十多年的建造,世界上投入资金最大、参与国家最多、建造周期最长、技术水平最高、应用范围最广的国际空间站于2011年2月基本建成。它包含13个增压舱,其中8个是用于科学实验和航天员居住,1个为空间站提供初始推进、姿控、通信和储存,4个用于对接。另外,还装有7段桁架结构、4对巨型太阳能电池阵、1个移动服务系统、舱外仪器设     

基于天象匹配的地心矢量确定方法

天象匹配是一种完全自主,且能提供姿态和位置信息的导航技术,其中,地心矢量的确定是天象匹配技术的关键。本文在地球模型为理想圆球的假设前提下,给出了两种基于天象匹配的地心矢量确定方法,一种是辅助单位球法,一种是椭圆模型直接法。最后,分别将两种地心矢量的确定方法应用于某高轨运载器中进行数学仿真,结果表明,两种方法均能满足系统的精度要求。     

基于空间交会的天基反卫作战方案

对位于高地球轨道天基平台攻击低地球轨道目标的方案进行了研究,讨论了高轨作战平台的攻击范围。采用完全推力法实现远程空间交会。为消除异面霍曼变轨方法等待时间过长的缺点,提出了两种主动调相方法。研究表明：用该法可实现天基武器由高轨至低轨的空间转移交会,引入主动调相轨道可明显缩短交会所需时间。     

基于X射线脉冲星的自主天文导航技术

随着天文观测技术的发展,一类在x射线频段发出辐射的脉冲星显示了良好的导航特质,由此发展了一种全新的基于X射线脉冲星的航天器自主导航方法.该方法通过探测X射线脉冲星发出的周期性脉冲信号进行导航,有别于传统的光学、射电天文导航.本文综述了基于X射线脉冲星自主导航技术,介绍其由来、发展历程、国内外研究现状,并对当前围绕该导航技术开展的研究工作进行了详细的分析,最后总结了需要进一步研究的若干问题.     

卫星巡天扫描运控模式方法的研究

巡天扫描是天文卫星进行天体观测的基础，但是使用传统方法很难实现全天球覆盖，并且会遇到能源输出瓶颈。因此，针对天文卫星巡天扫描所遇到的问题，提出了使用Pareto遗传算法对卫星飞行任务进行智能规划的方法。该算法引入小生境方法来保证群体多样性，并使用基于排序的适应度分配方法来克服早熟收敛。该算法智能规划飞行任务，与仅依靠被动的分段式扫描方法相比，在扫描全天球的基础上，很好解决了能源输出的问题，还大大缩短了巡天扫描的时间。从仿真结果来看，该模型是十分有效的。     

国外小天体探测器电源系统设计分析

介绍了日本隼鸟号(Hayabusa)、欧洲罗塞塔(Rosetta)、美国黎明号(Dawn)小天体探测器的电源系统设计概况,对电源系统拓扑、母线体制、太阳电池阵功率调节方式、锂离子蓄电池组配置等技术方案的特点进行归纳,总结了小天体探测器电源系统的最大功率点跟踪(MPPT)拓扑、电能自主运行和管理等关键技术,分析了3种不同拓扑结构的MPPT,以及电能自主管理应具备的能力。最后,提出了我国小天体探测器电源系统技术发展的建议,包括优化MPPT功率调节方式、重视电能自主运行和管理的研究,同时开展电源系统轻小型化设计工作。     

私营航天事业的未来

2004年10月4日,第一艘由私人投资的载人飞船———太空船一号成功地进行了一次亚轨道飞行。这是它继9月29日之后的第二次正式亚轨道飞行,从而使其研制者比例复合材料公司赢得了1000万美元的“安萨里X奖”。要获得这项大奖必须符合两个条件:一是船上要有飞行员和两名乘客(或相当于两人的配重);二是在首次成功进行亚轨道飞行之后的两周内,必须再次成功进入亚轨道空间。该奖与20世纪初那些鼓励商业航空运输产业发展的大奖(如最著名的“奥泰格奖”)可谓异曲同工。1927年,美国人林白驾驶着“圣路易斯精神号”飞机飞越大西洋,赢得了25000美元的“…     

妇女参加航天的意义

在太空探险活动中,女航天员与男航天员一样,在人类征服太空的道路上写下了自己辉煌的篇章。本文介绍了妇女参加航天的历程,并从四个方面阐述了妇女参加航天的意义。     

空间红外望远镜(SIRTF)

文章介绍了空间红外望远镜装置SIRTF(SpaceInfraredTelescopeFacility)的用途 ,详细介绍了SIRTF上携带的低温望远镜装置CTA(CryogenicTelescopeAssembly)和 3台成像仪器 :红外阵列相机IRAC(In fraredArrayCamera)、红外光谱仪IRS(InfraredSpectrogram)和多谱段成像分光计MIPS(MultibandImagingPho tometerforSIRTF)。     

基于UPF的航天器自主天文导航方法

利用红外地球敏感器和星敏感器直接敏感地平的天文导航方法是一种成熟、可靠的自主导航方法。这种导航方法的状态方程和量测方程都是严重非线性的,且在建立航天器轨道动力学模型时,通常将二阶带谐摄动项建模,而将其他摄动项等效为高斯白噪声,由于这些摄动项都有其精确的模型,通常不服从高斯分布。本文提出将UPF(Unscented Particle Filter)滤波方法应用于航天器自主天文导航,该方法用UKF(Unscented Kalman Filter)得到粒子滤波的重要性采样密度函数,从而克服了标准的粒子滤波没有考虑最新量测信息和UKF只能应用于噪声为高斯分布的不足。仿真结果表明,该方法可以取得比标准的粒子滤波和UKF更快的滤波收敛性和更高的滤波精度。     

星光/惯性组合制导方案与位置误差分析

根据捷联星光制导双星方案和星光/惯性组合制导基本原理,提出了一种以惯性导航为主、星光制导为辅的导弹组合导航方法。建立了组合导航位置误差计算模型。对星光惯性组合制导精度的分析表明,该法提高了对星光导航测量信息的利用度,改善了导航精度。     

Gravitational Interaction of Celestial Bodies and neutron flux bursts from Their Surfaces

The gravitational interaction between the Sun and the planetary solar system gives rise to the well-known tidal waves at the planets. The tidal wave originating in the Earth's crust perpetually transforms the microstructure of the Earth's crust leading to a variation of the concentration of natural radioactive gases in the terrestrial air and to changed conditions of their leakage to the Earth's atmosphere. These variations give rise to bursts of thermal and slow neutrons in the vicinity of the Earth's crust, because the radioactive gases are sources of energetic alpha particles that induce neutron production upon the interaction with the nuclei of elements of the Earth's crust and atmosphere. In this work, the idea of neutron production in the ground coat is extended to the other celestial bodies interacting with one another.     

规避姿态禁区的航天器姿态机动路径规划

对航天器姿态机动进行路径规划以规避姿态禁区,能有效保障航天器安全运行,提高在轨寿命。文章研究了多约束条件下的航天器姿态机动路径规划问题,将工程约束表达成明确的函数,提出了基于比例微分控制的编码方法,设计了一种以机动时间最短为目标的评价函数,将路径规划问题转换为最优化问题,采用粒子群优化算法进行最优解搜索,在可接受的代价范围内得到了满足约束的机动路径。仿真结果表明,该方法对于禁区规避问题是有效的。     

国际外层空间法和国内外层空间法的关系

国际外层空间法是国际法的一个新分支，是调整各国探索和利用外层空间活动的原则、规则和制度的总和，是空间技术及人类空间活动发展的产物。而为了规范本国的空间活动，有些国家也在国内制定相应的立法。国际外层空间法和国内外层空间法是两个不同的法律体系，但又有着密切的联系。两者的关系主要涉及各国如何在其国内执行国际外层空间法的问题，也就是各国如何行使其依国际外层空间法所享有的权利和履行其依国际外层空间法所承担的义务的问题。[编者按]     

发展中的中国航天

在7月10日于北京航空航天大学举行的国际空间大学暑期进修项目（SSP07）公众论坛上，中国航天科技集团公司总经理张庆伟作了题为“发展中的中国航天”主题报告，就中国为什么要发展航天事业、中国航天事业的发展道路、中国航天事业发展的经验和体会、中国航天事业发展的未来展望等内容与来自24个国家宇航界的学员和高级管理人员进行了广泛的交流与深入的探讨。     

太空中液体的沸腾

在地面,沸腾现象是司空见惯的:将一个透明的玻璃壶放在炉灶上,升高火炉的温度,很快火炉的热量通过壶底传到水中,靠近壶底的水首先变成蒸气,出现了壶底气泡向上升,壶上部冷水向下的对流现象。当壶中水达到一定温度,水变成气体,并将热量带走的时候,整个水就沸腾了。在太空的微重力环境下,水     

空间太阳X射线成像望远镜技术

阐述了空间太阳X射线成像望远镜(SXT)在近地环境空间天气观测中的作用和意义。介绍了国内外SXT技术的发展和应用情况，分析了仪器的工作原理、主要观测目标和应具备的基本功能以及关键部件。     

“哈勃”第5次“手术”始末

美国东部时间2009年5月11日下午2时01分(北京时间5月12日凌晨2时01分),在位于佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心,亚特兰蒂斯号航天飞机载着7名航天员升空,执行STS-125任务,对已在太空工作了19年的哈勃空间望远镜进行第5次维修工作。这是时隔7年以后,NASA对哈勃的又一次大修。经过这次修复,哈勃的寿命至少会再延长5年。