美国“千瓦电源”空间核裂变反应堆技术现状与发展

正随着太空探索的深入和持续时间的延长,提供比以往任何时候都更耐用、更有弹性、更可靠的能源是至关重要的。小型空间核裂变反应堆电源具有环境适应性好、功率覆盖范围广、结构紧凑,以及大功率条件下质量功率比小等突出优点,在深空探测等航天任务中将具有广阔的应用前景。美国国家航空航天局(NASA)将采用1～10k W"斯特林"(Stirling)能量转换方式的核裂变发电技术列为其新版技术路线图中重点发展的方向之一,其目前主攻开发的10k W级"千瓦电源"(Kilopower)反应堆系统代表着当前国际上"斯特林"发电技术领域最先进的发展水平。     

核动力深空探测器现状及发展研究

深空探测中,由于无法使用太阳能或者太阳能的利用效率太低,需要使用空间核电源。当前用于月球表面、火星表面、木星及以远的飞行任务中的核动力深空探测器,均利用的同位素核源衰变能,包括同位素热源用于温度控制和采用温差发电用于供电。研究中的深空探测核动力应用包括月球基地、载人火星飞行、无人探测、使用核反应堆裂变能等。空间裂变电源的反应堆包括液态金属冷却堆和气冷堆两种方式,前者支持温差、斯特林和布雷顿发电,后者支持布雷顿和磁流体发电。近期开始探索研究核聚变深空探测器。纵观核动力深空探测器的发展历程,同位素电源依然在深空探测中发挥着重要作用,大功率空间核电源结合电推进将成为未来深空探测的重要关注方向。     

空间核反应堆电源技术概览

空间核反应堆电源具有环境适应性好、功率覆盖范围广、结构紧凑以及大功率条件下质量功率比小等突出优点,在军民航天任务中具有广阔的应用前景,是改变未来航天动力格局的颠覆性技术之一。对空间核反应堆电源的原理、特点、适用范围、应用前景、历史发展情况及现状、典型方案、应用安全等进行了系统介绍,对技术发展趋势进行了分析总结,并就我国该技术发展给出一些见解。     

空间热离子能量转换技术发展综述

空间核反应堆电源是未来空间任务大功率、长寿命能源需求的有力保障,热离子能量转换技术是空间热离子反应堆电源的关键技术之一。概述了空间热离子反应堆电源的总体构造及工作原理,从热离子能量转换的原理、热离子发电元件的类型及其特点、电极材料、试验装置等方面综述了热离子转换技术的发展现状、存在的问题及发展趋势。     

空间核动力在深空探测中的应用及发展综述

在概要介绍空间核动力发展历程的基础上,总结了同位素热/电源、核反应堆电源、核推进在深空探测领域的应用情况和相关发展情况,并讨论了空间核动力的安全问题。对未来空间核动力在深空探测中应用面临的技术问题进行了展望。     

太空核推进技术引领深空探索动力变革

<正>当前,全球太空探索进入大发展时代,飞得更快、飞得更远成为航天大国追求的更高目标。核动力火箭具有功率高、比冲大、工作时间长等特点,十分契合深空探索、深空运输等任务需求,是未来太空运输技术发展的重要方向之一。美国国家航空航天局（NASA）副首席技术官大卫·施泰茨曾表示,为实现人类火星任务,美国应创建国家太空核推进实验室,开发太空核推进这一将改变太空旅行游戏规则的关键技术。     

空间核动力电源

空间核动力电源马宗诚（北京空间飞行器总体设计部）１引言□□一提到空间核动力电源,人们总有一种恐惧感。似乎用了空间核电源就意味着将发生空间核辐射、核电源故障以及大面积地面核污染。人们之所以有这样的反应并不是偶然的,这是因前苏联发射的核动力卫星宇宙－９５...     

空间核电推进系统比质量优化建模及其木星探测应用分析

空间核电推进(Nuclear Electric Propulsion,NEP)系统是一种将核热能转换成电能,并驱动大功率电推力器而产生推力的革命性空间推进技术。和传统推进技术相比,NEP具有高比冲、大功率、长寿命等技术优势,非常适合未来大规模深空探测任务。基于NEP系统组成和小推力轨道理论,建立了以有效载荷为目标的NEP系统比质量优化模型。该模型能够解析NEP航天器的轨道运行时间、比质量、功率与有效载荷比的复杂耦合关系,为任务优化提供了计算依据。最后,利用该模型对NEP系统完成NASA "Juno号"航天任务进行了技术指标评估分析。计算表明,当NEP系统比质量达到4.8 kg/kWe时,其能将"Juno号"航天任务的地木转移时间由2 266 d缩短至665 d,有效载荷由160 kg提高到1 179 kg,极大地提高了航天器的探测能力,为任务方案的可行性论证和后续设计提供参考。     

深空探测先进电源技术综述

先进电源技术是保障深空探测任务顺利进行的前提和基础。在梳理我国后续深空探测任务(月球极区探测、小天体探测、火星探测、木星探测等)对电源系统需求的基础上,对涉及空间应用的电源技术(化学能、太阳能、同位素及空间核反应堆电源)进行概述;针对深空探测对电源系统的需求特点,分别阐述了锂离子蓄电池、太阳能电源、钚-238放射性同位素电源和空间堆核反应电源的特点、发展简史、在深空探测中应用限制及发展建议,重点分析了钚-238同位素电源和空间核反应堆电源技术的关键技术、应用情况及应用前景,为深空探测先进电源技术的长足发展提供参考。     

小天体探测关键技术和特点

正包含小天体探测任务在内的空间探测任务是当前最为复杂的航天任务之一,实施空间探测需要多方面的技术支持。美国在《2015 NASA技术路线图》中将空间探测任务涉及的关键技术分为15个领域,包括发射推进系统,空间推进系统,进入、下降与着陆系统,材料、结构、机械系统与制造等。每个技术领域都包含了多项关键技术,但大多数技术是所有空间探测任务都需要的。这里重点介绍小天体探测特殊性带来的关键技术,并结合任务中各项技术的应用情况进行详细阐述,包括行星借力及先进推进技术,小天体着陆技术和小天体采样返回技术。     

美工业界对小卫星尚存疑虑

技术进步促进了小型卫星潜在的商业应用。美国航宇局(NASA)作为全美国民用航天活动的抓总和协调机构,近年来,竭力鼓吹发展小型、轻量、廉价卫星。作为承担航天研制任务主力军的美国工业界,特别是空间公司的领导们对于发展小卫星的看法又如何呢? 缩小卫星尺寸和降低轨道高度,不仅可以减少生产与发射成本,而且可以使星载有效载荷离地球近,从而使通信、遥感等有效载荷对电源的要求也可大大放宽。仙童空间公司轨道科学子公司项目经理B.Lyndberg如是说:“与静止卫星相比,低轨道上的小卫星具有完成任务的有利位置。双向通信的路程缩短了很多倍,从卫星     

空间货运系统首次应用“长七”再度飞天看点多

<正>4月20日19时41分,由中国运载火箭技术研究院抓总研制的长征七号运载火箭(以下简称"长七火箭")从海南文昌航天发射场准时点火,伴随着巨大的轰鸣声,长七火箭带着天舟一号货运飞船奔向浩渺的太空,发射取得圆满成功。此次任务是中国载人航天工程空间实验室任务的收官之战,标志着中国载人航天工程胜利完成"三步走"战略中的"第二步",也是长七火箭与天舟货运飞船组成的空间货物运输系统的首次应用,为下一步空间站建设和长期运营奠定坚     

空间激光通信标准建设研究

1 引言 随着空间应用的不断拓展,航天任务对信息传输带宽的需求越来越高.无论是近地还是深空,传统的微波通信都已基本达到技术极限.此外,由于航天任务逐年增多,微波频谱资源也日益紧张.而空间激光通信具有频带宽、容量大、终端体积小、质量轻、功耗低等优点,是应对各类航天任务高速率、大容量通信需求的最佳途径,因而成为近年来航天领...     

可重复使用航天器:追求低成本未来值得期待

正今年4月24日是我国第三个航天日,在哈尔滨召开的首届中国航天大会上,中国工程院院士、中国运载火箭技术研究院运载火箭系统总设计师龙乐豪详细介绍了可重复使用航天运输系统的发展情况,并对未来进行展望。可重复使用航天运输系统是指能多次往返于地面、空间轨道及轨道与轨道间,完成快速运输、快速进出空间等多种任务,并按需返回地面的航天飞行器。由于可重复使用的特征,使得这项技术具有廉价、快速、机动、可靠等特     

空间人工智能的发展

人工智能是当今的热门话题,本世纪末,航天领域里将大量的采用人工智能技术。大量地研究和实践结果证明,空间系统应用人工智能技术,可将人类在空间开展的各种活动推向更高层次。实际上美国、日本、欧空局等许多国家和空间组织都在积极地开展人工智能技术研究并积极地促进其实用化。 1.研究现状日本从1987年开始空间人工智能及其关联技术的研究,每年召开一次空间人工智     

空间核电推进技术发展研究

空间核电推进系统具有高比冲、大功率、大推力和长寿命等特点,广泛适用于未来大型空间探测任务.在调研国外核电推进技术发展和空间应用情况的基础上,针对大型深空探测任务介绍基于核裂变反应堆的核电推进系统国外发展现状,总结核电推进系统所涉及的主要技术内容和已经取得的成果,梳理关键技术,并归纳了核电推进技术的发展趋势,最后对中国发展核电推进技术提出建议.     

天宫圆梦 闪耀星河

<正>1992年9月,中央决策实施载人航天工程,并确定了我国载人航天“三步走”的发展战略。2010年,中央批准载人空间站工程立项,分为空间实验室任务和空间站任务两个阶段实施。空间实验室阶段主要任务是突破和掌握货物运输、航天员中长期驻留、推进剂补加、地面长时间任务支持和保障等技术,开展空间科学实验与技术试验,为空间站建造和运营奠定基础、积累经验。通过实施长征七号首飞任务,以及天宫二号与神舟十一号、天舟一号交会对接等任务,工程第二步任务目标全部完成。空间站阶段的主要任务是建成和运营我国近地载人空间站,     

载人大戏再开场

正长征七号任务的顺利完成,拉开了中国载人航天工程又一幕大戏——空间实验室任务的序幕。空间实验室阶段的任务目标是突破和掌握货物运输和补给、航天员中期驻留、地面长时间任务支持和保障等技术,开展较大规模的空间科学实验与技术试验,为空间站建造和运营积累经验。根据任务目标,空间实验室任务共安排4次飞行,长征七号运载火箭首次飞行成     

无电极洛伦兹力推力器技术发展研究

近年来,为了适应深空探测、载人航天、航天器在轨服务等空间任务的需求,大推力、高比冲、长寿命、高推力密度的高功率电推进技术吸引了众多学者的持续关注.相比于其他类型的高功率电推进技术,无电极洛伦兹力推力器(ELF)在推力密度、推重比等指标上具有明显优势,且从原理上克服了电极烧蚀对高功率电推力器寿命的制约,具有广阔的应用前景...     

空间增材制造技术的应用

中国空间站旨在进行大量在轨科学实验和空间应用研究,在轨保障是支持空间站在全寿命周期内完成载人航天任务的重要途径.传统地面制造及上行补给方式难以满足较大规模应用的需求,亟需一种创新性的保障模式突破资源瓶颈,空间增材制造技术具有极大的潜力实现即造即用的资源保障模式.本文根据空间增材制造技术的最新研究进展,结合中国空间站和载人深空探测任务需求,对空间增材制造技术的在轨应用模式进行分析,提出了中国空间增材制造技术未来发展所面临的问题和解决途径.