碲化铋基温差发电模块输出功率优化试验研究

同位素温差发电器在深空探测活动中具有广泛的应用背景。为优选温差发电模块构型、提高输出功率,制备了具有不同热电元件厚度的碲化铋基温差发电模块;并通过建立的试验测试系统,测量了不同温差条件下发电模块的输出功率和匹配负载随热电元件厚度的变化。试验结果表明,在所研究的热电元件厚度范围内,随着热电元件厚度的减小,模块的输出功率呈线性增大趋势,而匹配负载则呈线性减小趋势。在热源温度478 K、热沉温度300 K的条件下,测得热电元件厚度为1.0 mm的模块的最大输出功率达到约8.2 W,最大功率面积比约为0.52 W·cm-2。     

OFDM系统峰均功率比的研究

OFDM正交频分复用系统是实现多媒体通信的关键技术,它利用载波间的正交性进一步提高频谱利用率,且可抗窄带干扰和多径衰落。但过大的峰均功率比(PAPR)使发射机设计变得复杂并且造价高昂。文章在分析无线信道模型的基础上,综述了当前对OFDM系统中减小PAPR的主要研究成果并介绍今后的研究方向,这对于提高OFDM系统的实现能力,减小设备设计难度和建造成本,有一定的借鉴意义。     

OFDM系统中峰均功率比抑制算法研究

针对OFDM信号峰均功率比PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)问题,提出一种基于对子载波信号幅度和相位同时进行加权从而降低OFDM信号峰均功率比的新算法。推导寻找最佳加权系数的迭代算法,并证明其收敛性。通过理论推导和计算机仿真分析幅度加权系数对误码率BER(Bit Error Rate)和PAPR的影响。该算法在保证一定的BER要求下,能有效抑制OFDM信号的PAPR。与通过穷举寻找最佳加权值的部分传输序列方法相比,其PAPR略小,BER略大,但计算量小,具有一定的实用价值。     

基于载噪比估计方法的船载动平台天线组阵技术研究

近年来,我国航天技术持续发展,深空探测距离不断增加,信号能量衰减愈发严重,这使得对地面接收设备的信号接收解调能力的要求逐步提高。天线组阵技术通过将多个小口径天线信号合成,以实现等效大口径天线增益,能够充分发挥各天线资源效能,达到延长测控距离的目的,是解决深空弱信号接收问题的有效途径之一。地面固定基站天线组阵的测控范围受地形、地域和遮挡物等因素限制,无法实现对现有测控任务的全覆盖,因此需要船载平台来弥补测控盲区。本文基于真实卫星信号,在船载动平台开展天线组阵信号合成试验,针对码头停靠、江面锚定、船体摇摆等平台状态,进行全频谱合成和符号流合成解调处理。尤其针对船体摇摆状态,提出基于载噪比估计的信号合成方案。该方案依据实测船摇数据构建船摇频率、幅度与信号强度的模型,分析不同船摇状态下的信号合成效率,并根据信号变化规律设计载噪比估计方案,动态优化信号加权系数,从而提升信号合成效果。文中还对比了不同信噪比估计与加权系数更新周期对合成效率的影响,其结果与理论分析相符。通过对比传统信号合成方案与基于载噪比估计的合成方案的合成效率,试验结果显示：传统符号流合成结果受船摇影响较小,合成效率可达90%以上;传统全频谱合成结果受船摇影响较大,合成效率低于80%。而采用本文提出的载噪比估计辅助方案,可使合成效率显著提升至89%以上,为后续船载动平台的天线组阵合成方案提供了技术基础。     

采用MPPT技术的国外深空探测器电源系统综述

最大功率点跟踪（MPPT）技术能够最大限度利用太阳电池阵输出功率,对于光强和温度变化较大的深空探测器,具有一定的优势。对MPPT电源系统拓扑结构及其在国外深空探测领域的典型应用,如＂罗塞塔＂（Rosetta）、＂信使＂（MESSENGER）探测器电源系统等,进行了调研和综述,分析了3种MPPT拓扑结构的特点,并指出光强、温度等空间环境因素,以及负载特性、系统稳定性对电源系统的影响,可为MPPT技术在我国深空探测器电源系统设计中应用提供参考。     

21世纪国外深空探测发展计划及进展

21世纪初期,国外深空探测计划层出不穷,各类深空探测器不断升空。文章主要概述新世纪各航天国家或地区的深空探测计划,并分别论述对月球、火星和其他行星以及小天体的探测计划及其进展,最后进行综合分析研究。     

应用于深空探测的VLBI技术

分析了河外射电源与空间飞行器甚长基线干涉测量（VLBI）跟踪与资料解析的差异,包括信号波前形式、频谱特征、误差修正方式、解算参数类型和软件实时性需求等。讨论了应用于深空探测的包括宽带、窄带、同波束、多频点、多基线相位参考、连线干涉和局部参考架等多种差分VLBI技术,可作为VLBI技术在我国深空探测应用中技术设计参考。     

深空探测中遥控信号对下行信号的影响分析

论述了上行遥控信号对于下行信号的影响途径,并重点分析了上行遥控信号对锁相环压控振荡器(VCXO)输出的下行载波基准信号的影响。这种影响在一般中低轨航天器中并不突出,但是在一些深空探测任务中,值得引起关注。同时针对这种影响提出了改进方法,并进行了仿真分析。在实践中,通过在VCXO输出端增加带通滤波器,可以使下行信号中的残留遥控信号进一步被抑制约20dB,从而使下行载波达到相关指标要求。     

中国探月工程发展及对空间环境与材料研究的需求

文章首先介绍了中国探月工程的发展规划,包括已取得和预期取得的科技成果;随后对我国未来深空探测提出发展设想并进行展望;最后指出探月工程的发展很大程度上受制于对空间环境的认识以及高性能新材料的开发与应用技术,因此必须加强这两方面的研究。     

土星系探测任务进展与展望

《2021中国的航天》白皮书表示中国行星探测工程将实施小行星探测、火星采样返回、木星系探测等任务,对于更为远期的行星探测任务尚未有明确规划。土星是太阳系第二大行星,拥有美丽的星环和众多天然卫星,其中土卫二可能存在冰下海洋、土卫六是太阳系第二大天然卫星且是唯一一个拥有浓密大气的卫星,均具有极大的科学研究价值。本文对国外土星探测任务的发展状况进行了调研分析,包括已实施的先驱者11号、旅行者1号、旅行者2号、卡西尼-惠更斯号,以及后续的土卫二轨道-着陆器、土卫二多次飞越探测等。对这些任务的特点及实施土星系探测面临的关键难点进行了归纳总结。最后,提出了土星系探测的总体任务设想,进行了任务分析与初步设计,可作为中国后续行星探测任务规划的参考。     

TiO2光催化薄膜在空间污染防护应用中的探索

文章采用溶胶凝胶法在JGS1石英玻璃上制备了TiO₂薄膜,并对其晶体结构与光催化性能之间的关系进行了研究,探讨了紫外光辐照下TiO₂薄膜对大分子链硅油光催化效果。结果表明:经500 ℃热处理后的TiO₂薄膜为锐钛矿结构,具有较高的光催化活性;在253 nm紫外光辐照下,TiO₂薄膜对大分子链硅油表现出较好的光催化降解效果。该研究将为空间环境下飞行器光学表面污染净化材料的开发提供有益参考。     

国外星体表面巡视探测器地面试验方法分析

对国外星体表面巡视探测器的典型地面试验进行了系统阐述和分析,总结了星体表面巡视探测器地面试验的特点和规律,可以为我国星体表面巡视探测器地面试验的开展提供借鉴。     

美国火星表面探测使命述评(上)

从1975年发射（1976年着陆火星）的海盗-1探测器以来,美国已成功执行了6次火星表面探测使命,即海盗-1与海盗-2轨道器/着陆器,＂火星探路者＂（MPF）着陆器/巡游车,＂勇气＂与＂机遇＂火星探测巡游车（MER）,以及＂凤凰＂着陆器;而推迟到2011年发射的＂好奇心＂火星科学实验室（MSL）将火星着陆技术与表面巡游车技术推向一个新的高度。从＂海盗＂着陆器到＂好奇心＂巡游车、美国历经三种火星着陆系统与三代火星表面巡游车技术的发展。三种着陆系统为着陆腿着陆系统（＂海盗＂与＂凤凰＂）,气囊着陆系统（MPF与MER）,以及空中吊机着陆系统（MSL）。三代巡游车为MPF＂旅居者＂巡游车、MER＂勇气＂与＂机遇＂巡游车,以及MSL＂好奇心＂巡游车。现在,美国在火星进入、降落与着陆（EDL）运作与表面避障移动方面,已达到技术成熟与先进的水平,满足安全着陆与表面移动探测的要求。文章阐述美国上述七项火星表面探测使命的立项背景、科学目标与有效载荷、飞行系统组成,以及飞行运作程序;分析美国火星着陆技术与表面巡游车技术的发展。