影响GEO卫星长寿命高可靠的空间环境因素及其评估、验证和保障技术研究

文章叙述了空间环境与卫星长寿命高可靠的关系,着重分析了影响GEO卫星长寿命高可靠的各种空间环境效应,如:地磁亚暴电子造成的卫星表面带电及诱导的二次放电、辐射带高能电子引起卫星内带电、太阳耀斑质子和银河宇宙射线造成的单粒子效应、空间带电粒子和太阳电磁辐照造成的辐照总剂量效应以及空间环境下敏感表面的污染效应等.文章最后给出GEO卫星空间环境效应的评估、验证和保障技术研究的必要性及其主要研究方向.     

空间环境研究的现状与展望

空间环境研究的内容包括空间环境模式研究、空间环境效应研究和空间环境实验研究。当前国外空间环境研究注重对大型软件组织多学科、多单位长期合作研究;模式研究与实验研究紧密结合;注意开发对工程适用的模式;工作重点是太阳帆板带电和低轨卫星表面带电。建议我国在今后的空间环境研究中加强联合,集中攻克急需的大型软件;加强对材料特性的实验研究;着手发射环境效应卫星;开拓空间环境研究的新领域;在空间环境效应研究中加强卫星研制单位、卫星操作部门与环境效应研究单位的合作。     

2013年航天器空间环境效应研究发展方向研讨会在京召开

7月19日,由北京卫星环境工程研究所空间环境研究与应用中心主办的“2013年航天器空间环境效应研究发展方向研讨会”在北京顺利召开。会议旨在集合本领域专家力量,探讨航天器空间环境效应研究领域未来的发展方向。会议由北京卫星环境工程研究所总工程师易忠研究员主持,参会单位主要有北京卫星环境工程研究。     

原子氧环境效应和国外小卫星飞行搭载试验

介绍了国外利用小卫星进行原子氧环境效应研究的情况,从两个方面叙述了原子氧环境和小卫星的关系:(1)小卫星做为原子氧环境效应飞行试验的工具;(2)原子氧环境对低地球轨道小卫星的环境效应影响。我国小卫星计划的正式启动将对我国原子氧环境效应研究产生积极的影响。     

长寿命通信卫星的可靠性研究

在广泛调查国内外通信卫星工程资料的基础上,考察了它们的轨道性能与寿命情况,分析了影响卫星寿命和可靠性的因素。空间环境(特别是ESD,ID,SEU)是影响卫星性能和寿命的一个重要因素,本文就为避免和减少环境效应影响的工程方法,即“卫星的环境免疫工程”进行了探究。分析与确认影响卫星长寿命的关键项目,针对关键项目进行可靠性设计和控制,是整星长寿命的保证因素,本文结合工程实际问题研究了长寿命卫星的设计策略,对较成熟的设计经验作了综述,并对需进一步研究的课题作了探索。     

数据挖掘在卫星仿真数据分析与评估上的应用

随着卫星总体仿真技术的发展．数字化航天器设计与仿真柔性仿真平台已经得到了应用,并具备了适应于不同应用环境下的多种框架平台。但是对于卫星总体仿真生成的海量结果数据并不能仅仅进行简单的堆砌和显示,还需要对这些结果数据进行深层次的数据挖掘,进行面向工程的数据检索和分析总结。文章对卫星仿真柔性平台中仿真数据的分析和评估进行了介绍,通过应用实例分析数据分析和评估对卫星设计的作用,体现仿真评估对于设计可靠性的验证与校核。     

卫星表面热控涂层空间退化特性的综合环境模拟试验方法

卫星外表面在轨遇到的空间环境复杂而又严酷,会导致某些热控涂层的太阳吸收率严重退化。特别对于长寿命卫星,热控涂层的轨道退化更应引起注意。因此试验评估热控涂层退化是非常重要的,其重要性主要表现为以下两方面,一是为长寿命卫星的热设计提供可靠的热控涂层退化数据:二是为高稳定热控涂层的研制者提供试验检验手段。地面模拟卫星外表面热控涂层的空间环境效应需要进行空间综合环境模拟试验。有三方面模拟问题在该类试验中应得到充分考虑:第一是多环境的协合效应问题;第二是加速试验的互易性问题;第三是太阳吸收率的原位测量问题。这三方面的考虑都是为了提高模拟的真实性。文章介绍”卫星空间辐射综合环境模拟试验”的必要性、试验装置和测试系统、试验方法和试验结果及结论与建议。     

利用卫星系统提升我国森林火灾监测能力探讨

近年来,火灾、洪涝、地震、滑坡/泥石流成为社会发展面临的四类主要灾害。利用遥感卫星进行风险预警、火情监测、灾后评估发挥了很大作用。文章对森林火灾特点、火灾发生过程进行了深入分析,总结了在轨的几个典型遥感卫星系统应用情况,针对红外通道灵敏度较低、分辨率与幅宽设计矛盾、数据更新速率较慢等问题,围绕火灾监测能力提升,对未来发展提出了合理配置谱段、多星协同互补等建议,可以为卫星体系、系统、载荷设计人员提供参考和借鉴。     

面向多任务的预警卫星系统效能评估

针对预警卫星系统在对中段弹道导弹目标进行多任务预警时效能评估能力不足的问题,提出了一种基于模糊综合法的效能评估方法,拓展了预警卫星系统效能评估的应用范围。根据预警卫星系统的组成与工作流程,从预警任务、传感器使用、数据融合等角度构建了评估指标体系,建立了各指标的定量计算模型。对各指标使用的隶属度函数进行模糊化,利用模糊变换理论建立了系统效能综合评估模型,介绍了其具体实现过程。仿真实验验证了该评估方法的有效性。该方法为预警卫星系统效能指标的优化设计提供了思路。     

遥感卫星任务数据可视化系统设计

本文阐述了遥感卫星任务数据可视化的主要内容和技术方法,建立了与任务对应的数据模型,并在此基础上设计了数据可视化系统和不同需求维度的人机交互界面,主要功能包括轨道态势、载荷计划、健康状态等信息的数据可视化,可以为碰撞规避、任务筹划、组织决策等提供数据支撑。     

空间光学遥感器天然辐射效应数据库研究

空间环境是诱发卫星异常和故障的主要原因之一。光学遥感器作为卫星最重要的有效载荷之一,在空间会受到空间辐射环境的影响。因此在研制光学遥感器的同时,需要同时考虑空间辐射环境因素,文章就空间光学遥感器天然辐射效应数据库的设计和应用进行了介绍。     

国外空间环境试验与探测技术现状与发展趋势

文章分析了与航天器飞行有关的4类空间环境的特点;介绍了国外空间环境试验技术的现状与发展概况。文章还重点分析了未来空间环境探测的发展趋势:加强了对空间环境动态变化的探测;将星座探测摆在重要地位;以地球轨道卫星为发展的主流;利用卫星加大对空间环境探测的力度;加强国际合作。国外空间环境探测的经验表明,我国应重视发展地球轨道探测卫星,尽快提高卫星有效载荷的水平。     

Computational methodology to predict satellite system-level effects from impacts of untrackable space debris

This paper presents a computational methodology to predict the satellite system-level effects resulting from impacts of untrackable space debris particles. This approach seeks to improve on traditional risk assessment practices by looking beyond the structural penetration of the satellite and predicting the physical damage to internal components and the associated functional impairment caused by untrackable debris impacts. The proposed method combines a debris flux model with the Schäfer–Ryan–Lambert ballistic limit equation (BLE), which accounts for the inherent shielding of components positioned behind the spacecraft structure wall. Individual debris particle impact trajectories and component shadowing effects are considered and the failure probabilities of individual satellite components as a function of mission time are calculated. These results are correlated to expected functional impairment using a Boolean logic model of the system functional architecture considering the functional dependencies and redundancies within the system.     

长寿命卫星热控涂层性能退化及其对卫星热特征的影响

分析了卫星热控涂层在轨运行时所面临的复杂的空间辐照环境,在国 内外试验数据的基础上,给出了热控涂层在空间辐照环境作用下的退化模型,得到了退化前 后热控涂层光学性能变化的表达式,预测了几种常用热控涂层在空间环境下的退化结果。并 以一颗地球同步轨道模拟星为例,分析热控涂层性能退化对卫星热特征尤其是对卫星红外辐 射特性的影响。
     

空间次生环境研究及探测方法概述

文章基于空间次生环境及其效应定义,分别结合不同次生环境阐述了国内外在磁场作用下带电粒子对航天器的影响、航天器非金属材料出气的影响、航天器与空间等离子体相互作用影响、航天器发动机羽流效应和航天器舱内电子环境及效应等的研究状况,并有针对性地开展了典型的发动机羽流效应、放电监测系统和航天器自身磁场分布探测研究。     

SRAM型FPGA的单粒子效应及TMR设计加固

宇宙空间中存在多种高能粒子,其辐射效应会严重威胁航天器中现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array,FPGA）器件工作的可靠性。文章研究了静态随机存储器型（Static Random AccessMemory,SRAM）FPGA中的单粒子翻转效应。理论计算表明,采用三模冗余（Triple Module Redundancy,TMR）设计方法可以有效缓解FPGA中的单粒子翻转问题。针对传统TMR设计方法的不足,提出了一种改进的TMR设计架构,并将该架构应用于某星载关键控制电路的设计中。文中的研究成果对SRAM型FPGA的空间应用有一定参考作用。     

Establishing and Evaluation of the Microgravity Level in the SJ-10 Recoverable Satellite

In order to fulfil the microgravity requirements for space experiments,improved technology for the microgravity environment is proposed,including that for raising the orbital altitude,optimizing the layout of the disturbance source,using 1 N-thrusters instead of 5 N-thrusters,etc.In addition,evaluation of the microgravity environment of the recoverable satellite was also conducted using on-orbit micro-vibration measurement,on-orbit experiment and data analysis technologies.The microgravity level of the SJ-10 recoverable satellite in China is compared with the spacecraft used for carrying out space science experiments internationally.This paper describes the microgravity environment of the SJ-10 recoverable satellite,and its importance for analysing space experimental results.     

利用真空热试验进行轨道卫星污染研究

利用北京卫星环境工程研究所拥有的各种规模的空间环境模拟器在进行真空热试验时,测量卫星表面返回质量流密度和发射质量流密度,通过加文(GarWin)方程组来确定轨道卫星的污染预估,从而解决了当前型号研制中污染控制的问题.