空间站实验舱对接与转位机构分系统技术及研制

受运载工具运载能力的限制，大型空间站须在太空对接组装。对接与转位机构在空间站组建过程中具有关键作用，用于实验舱与核心舱的对接及转位，实现空间站实验舱的组装。空间站实验舱对接与转位机构分系统是实施对接与转位任务的主动端，为复杂的空间机电热一体化机构产品，在正常模式下，由主动端实施分系统所有动作。在研制过程中，分系统充分论证系统方案，集中攻克关键技术，充分试验产品样机，并先后在轨圆满完成了实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ的对接与转位任务。论述空间站实验舱对接与转位机构分系统的研制技术，对后续空间机构产品研制具有启示作用。     

空间站系统航天器间1553B总线网络的路由机制研究

针对空间站系统多个航天器上多条1553B总线组成的总线网络上的复杂数据交互需求,提出了一种面对用户数据包的集中式高效静态路由机制,可实现航天器内和航天器间各类平台数据的稳定可靠传输。该机制简化了传输层和网络层的协议,通过对应用层数据包进行总线采集和查表寻址实现了一对一路由和组播路由,显著提高了系统资源的使用效率。文章给出数据包应用层协议、路由表配置和路由过程控制方法,并描述该机制在空间站系统的应用验证情况。实测数据表明:与广泛应用的UDP/IP协议相比,采用该路由机制能够明显降低协议开销,提高有效数据传输效率,更适用于多航天器设备间的数据交互。最后,探讨了各类飞船和来访航天器应用该机制实现与空间站数据交互的方法。     

空间站电源系统信息管理软件重构方案

针对空间站电源系统内部多个单机与其他系统进行多总线通信,实现系统内外之间数据交换的复杂信息管理需求,同时考虑到软件的可靠性和继承性,设计采用架构重构和代码重构的空间站电源系统信息管理软件,具有多任务处理实时性高的特征,能实现传统电源下位机软件代码复用,提高代码复用率。另外,通过设计基于多级静态优先级的任务调度模块,实现多总线数据流的合理通信和多任务的有效处理。文章提出的软件重构方案在空间站电源系统信息管理软件中进行应用,实现了38.47%的软件代码复用率,实时性任务的响应率提高了44.48%,可有效满足空间站电源系统的信息管理任务需求。     

国际空间站哥伦布舱信息系统研究

欧空局哥伦布舱(挂接密封舱)是国际空间站的一个独立舱段,主要用于科学实验。它的信息系统提供了一个高级信息服务,支持乘员和地面对有效载荷的操作。文章详细描述了哥伦布舱信息系统的结构和特点。     

电子分系统助力神舟九号——中国航天电子技术研究院771所神舟九号任务配套侧记

中国航天科技集团公司电子技术研究院771所是我国微电子和计算机领域的核心研制生产单位,其与神舟九号飞行任务配套的产品均为飞行和返回的重要设备,与航天员的生命安全和完成在轨工作息息相关,对神舟九号载人交会对接任务起着至关重要的作用。数管分系统中央单元是数管分系统返回舱的主控计算机,在飞船飞行的过程中,完成对整个数管分系统设备的控制、管理以及对挂在总线上的其他分系统设备的控制,可靠性要求很高。中央单元完成的功能是以程控、校时、总线通讯、数据管理和故障处理为主,同时要求支持遥控、遥测、逃逸、应急返回和地面综合测试。     

国际空间站日本舱信息系统早期设计分析

文章基于国际空间站日本实验舱早期总体定义阶段的活动研究成果，概述了日本实验舱信息系统的结构、通信链路环境、系统基本组成要素，并详细介绍了信息系统的需求、功能、子系统、硬件架构、软件结构以及与美国舱信息接口等关键点。最后总结分析了日本实验舱信息系统的典型特点，包括通信链路备份、核心网络与有效栽荷网络相互独立、数据传输线路优化、分层控制体系、光技术应用、CCSDS标准应用、软件分层模块化设计等。     

空间站机械臂方案设计及验证

<正>空间站机械臂技术是航天领域一项技术耦合性强、系统集成度高、技术难度相当大的综合技术,是载人航天、深空探测、在轨服务等领域的一项重要关键技术。空间站机械臂是中国首个自主研制的面向宇航工程应用的大型空间机器人系统,在空间站系统中承担大型舱段转位与辅助对接,支持航天员出舱活动、舱外状态巡检、舱外设备安装及维修,以及载荷照料等重要任务。它涉及机械、电子、热学、动力学与控制、计算机、路径规划、感知与测量、自主智能、算法与软件,以及光学、材料、遥操作、人机交互、地面试验验证等多学科技术,系统复杂,新技术多,设计与验证难度大。     

空间站多舱测试数据综合分析系统的设计与应用

为解决空间站地面多舱联合测试数据集中分析问题,文章设计了综合分析系统架构,包括利用数据抽取、转换和加载(ETL)工具整合多舱数据库组建数据仓库;开发综合分析软件定制参数查询页面;检索数据仓库,实现多舱数据的比对分析;对分析结果进行本地存储,辅助测试判读人员自动生成分析报告。通过地面试验,结果表明:综合分析系统不仅能满足多舱段航天器联合测试数据集中分析的需要,同时,支持单舱测试数据的查询、分析,具有一定的工程应用价值。     

“天和”核心舱入轨 中国空间站进入建造阶段

正2021年4月29日,随着"长征"五号B运载火箭将中国空间站"天和"核心舱顺利送入太空,中国空间站拉开建造大幕。按照空间站建造任务规划,2021-2022年我国将接续实施11次飞行任务,包括3次空间站舱段发射、4次货运飞船发射和4次载人飞船发射,并于2022年完成空间站在轨建造,实现中国载人航天工程"三步走"发展战略"第三步"的任务目标。中国空间站:开启载人航天新的里程碑(一)三舱结构构筑安全舒适的"太空之家"作为人类历史上规模最大的航天器,空间站是一种在近地轨道长时间运行,可满足航天员长期在轨生活、工作及地面航天员寻访的载人航天器,代表了当今航天领域最全面、最复杂、最先进和最综合的科学技术成果。     

空间站信息系统仿真验证平台设计

对空间站信息系统仿真验证平台的设计进行了研究。介绍了信息系统组成架构和工作原理,设计了仿真验证平台方案。给出了总线管理调度及数据融合仿真、高速以太网功能与性能验证、WIFI无线通信仿真验证、基于新架构的数字化仿真,以及信息系统联合仿真的内容、方案和结果。     

“和平”号及国际空间站维修情况分析

空间站建造规模庞大,结构极为复杂,因此在其建造和应用过程中难免出现设备故障、人为失误以及意外事故。作为世界上第一个多舱空间站,“和平”号空间站超期服役10年,期间出现故障千余次;国际空间站建站以来的十年间,也是故障频发,本文将从舱外作业和舱内作业两方面分别讨论这两个空间站的建造和维修情况。     

我国空间站出舱活动通用设计和实施技术

空间站要达到长期在轨安全、可靠运行要求,必须具备出舱开展维修和组装的能力。文章在对我国空间站出舱活动任务目标分析的基础上,提出了我国空间站组合体系统级出舱活动设计,阐述了空间站出舱活动通用设计和实施技术,例如气闸舱通用过闸技术和机械臂转移航天员技术。最后,总结了从核心舱发射至今我国空间站出舱活动在轨实施情况,并对出舱技术后续在载人登月及光学舱的应用情况进行了展望。     

空间站信息系统

本文详细介绍了对空间站计划的管理与控制具有重要意义的三个信息系统,即空间站信息系统(SSIS)、技术与管理信息系统(TMIS)和软件支援环境(SSE),并对其用途、组成和工作模式等分别进行了概括性的说明。     

空间站能源系统并网供电技术研究

空间站结构复杂,通常由多个舱段组成,与飞船等飞行器进行交会对接后,各舱段和对接飞行器自有的能源系统可能会由于空间位置及相互遮挡等原因而无法满足自身供电需求,这就需要对舱体电源系统进行并网供电。文章论述了“天宫一号”目标飞行器与“神舟”飞船采用的并网供电方案,通过并联冗余及自动均流控制实现不同舱体间的功率传输;在此基础上,通过调研国外空间站并网供电技术,比较了空间飞行器组合体并网供电中的技术方案及特点,总结了目前空间站并网供电模式可采用的类型,最后提出了我国未来空间站并网供电可采取的方案。     

空间站产品保证工作探索与实践

针对空间站技术跨越大、工作模式多、产品状态新、工作寿命长、协作单位广、验证难度高等任务特点,总结了空间站研制过程强化风险识别与控制、强化关键产品管理、强化三舱通用化设计、强化要求传递与落实检查、强化试验覆盖性和有效性验证、强化产品状态控制和归零管理、强化研制过程正向质量确认方面采取的主要产品保证工作措施。通过上述措施的实施,有效保证了空间站研制过程质量,为空间站建造完成奠定了坚实的基础。     

大型空间站气闸舱气体复用技术研究

气体复用技术回收利用了气闸舱出舱活动泄压的大部分气体,对空间站的长期经济运行具有重要意义。文章调研了"国际空间站"气体复用技术,包括美国联合气闸舱及日本实验舱气闸室。重点介绍联合气闸舱气体复用系统组成、硬件设计及性能,并阐述了泄压方式的冗余设计。初探了我国空间站气闸舱气体复用技术,经论证,我国空间站气闸舱气体复用技术拟采用转移抽送的技术原理,与"国际空间站"气闸舱气体复用技术方案有不同特点。探讨了气体复用技术的地面试验方法,对试验条件的影响性进行简要分析总结。文章的技术方案简便可行,可应用于我国空间站的建设。     

大型复杂航天器组装动力学建模方法与应用

基于完整有限元模型的大型空间复杂结构系统动力学分析因其计算量大、耗时长、效率低,而使得基于子结构的模态综合技术具有现实的应用基础。文章基于固定界面模态综合法给出复杂航天器结构组装模型,开发了大型空间组合体动力学分析软件;并以空间站三舱组合体为例,验证了该建模方法对于大规模有限元模型在复杂界面条件下的模态综合的有效性,结果表明该建模方法可以应用于工程实际。     

航天器仪表与照明分系统设计和发展

航天器仪表与照明分系统承担着飞行器与航天员信息交互的任务,为航天员在轨工作、生活提供支持。分系统功能包括信息显示提示、越限报警提示、手动操作、工作生活照明、休闲娱乐等。文章给出了航天器仪表与照明分系统设计思路及分系统设计组成;分析了分系统技术应用情况;对应航天器设计和应用结果,提出了后续航天器的技术发展思路和设想。     

萤火一号火星探测器有效载荷数据管理分系统设计与实现

对萤火一号(YH-1)火星探测器有效载荷数据管理分系统的设计与实现进行了研究.为满足探测器轻小型化的要求,分系统对所有载荷进行集中供配电及数据采集、处理、存储和传输,同时为测控数传分系统提供遥测和供配电,配合综合电子分系统,实现对火星探测器的控制.测试结果表明分系统集成度高,处理能力强、抗辐照能力强和可靠性高.     

嫦娥五号探测器多舱段间接力式校时及误差控制方法

为优化嫦娥五号探测器操控,达到通过给任意具备测控链路的舱段校时即可实现多舱段组合体时间同步的目标,提出了一种接力式校时及误差控制方法。该方法通过相邻舱段间接力式时间传递实现舱段间时间自流动。设计了基于飞行模式的时间基准设备检索方法,通过统一的检索配置表使各设备能够根据飞行模式识别上级时间基准设备,实现了各舱段的自主校时。设计了总线控制器(Bus controller,BC)与远置单元(Remote terminal,RT)间的分布式时间传递误差控制方法,BC端修正时间信息发送时产生的误差,RT端控制时间信息接收时引入的误差,保证了整器时统精度。研究方法实现了多舱段复杂航天器的器内自组织时统,已在嫦娥五号探测器上得到应用并取得预期效果,可为后续航天器软件设计提供参考。