载人航天器内腐蚀材料表面原位修护装置设计

为了能够快速有效地修护空间站等载人航天器舱内的微生物腐蚀材料表面,提出了一种腐蚀材料表面原位修护装置设计方案,从装置原理结构、载荷强度仿真、原理样机验证方面进行了阐述。初步应用验证结果表明：装置具备快速修护功能且操作便捷,能够实现对材料表面菌斑清除后的快速涂抹修护;材料修护装置操作过程中无紫外光泄漏,无臭氧污染,总挥发性有机化合物没有超过密闭舱内的最大允许浓度,具有良好的安全性。该装置的应用有望提升我国载人航天器在轨防控微生物污染与腐蚀的能力。     

30%SiCp/Al复合材料空间服役温度环境适应性研究

30%SiC_p/Al复合材料具有较高的比强度和比刚度,应用于火星车驱动组件需满足空间环境温度下的高强韧性和高尺寸稳定性需求。文章对粉末冶金法制备的铝基碳化硅复合材料开展了空间环境地面模拟试验,分别从力学性能、组织结构和热物理性能等方面对材料的大温域空间环境适应性进行系统分析。结果表明,材料的力学性能和热物理性能随温度呈现规律性的变化,且具有各向异性：低温条件下抗拉强度提高,线膨胀系数降低;高温条件下冲击韧性提高,导热系数降低;经高低温循环后残余应力降低,抗拉强度提高,线膨胀系数各向异性降低。在此基础上,初步分析了铝基碳化硅复合材料受不同空间温度环境影响,力学性能和热物理性能发生变化的内在机理。     

基于聚类的航天器多余物粒径特征识别方法

针对焊锡粒多余物粒径特征识别过程中,粒径区分度不足和粒径特征参数类间交叉对分类准确率的不利影响,提出基于聚类的高精密航天器多余物粒径特征识别方法。从信号时域与频域分析技术出发,选取多个特征参数构建多余物粒径初始特征参数向量;采用Fisher比量化各个特征参数对粒径的区分能力并削除贡献率较低的特征参数,从而构建最终多余物粒径特征识别模型;用K均值聚类算法对无标记的不同粒径等级训练样本进行学习后揭示不同粒径等级下输入特征参数的分布规律,实现混合粒径的识别。验证试验表明,在含单个和2个多余物的情况下,多余物粒径的总体识别准确率达81.8%,满足实际要求。     

基于光纤耦合金刚石NV色心系综磁强计的电路诊断方法

为考查应用新型磁强计——金刚石氮空穴（nitrogen-vacancy, NV）色心系综磁强计进行电路诊断的可行性和可靠性,从金刚石NV色心系综磁强计的基本原理出发,搭建了一套光纤耦合金刚石NV色心系综磁强计测试实验系统,将探头紧贴于电路导线外壳,通过测量磁强计处磁场信号的变化实现对电路的诊断。实验结果表明,金刚石NV色心系综磁强计对电路异常引起的磁场变化响应明显,对电流的分辨率优于50 mA;当探头和导线距离发生变化时,观测信号曲线呈现明显的台阶,空间分辨率优于0.4 mm。本系统采用更加简洁的方案实现了10 μT量级磁场分辨率的性能指标,能够诊断出电路的电流变化并进行精确定位,可广泛应用电路无损检测及可靠性评估。     

深空探测用塑料闪烁体阵列式缪子探测器电子学采集系统设计

宇宙线缪子成像方法是一种对物质密度敏感的高分辨率、高精度被动源探测技术,无须原位测量,有望成为火星和小行星浅表和内部物质结构成分研究的新兴深空探测手段。鉴于气体探测器、核乳胶探测器使用条件的局限性,设计一种适用于深空探测的多通道读出的塑料闪烁体阵列式缪子探测器,可实现对多路探测器缪子信号的采集。搭建探测器测试系统,在实验室条件下进行天然缪子探测实验,对探测到的缪子数据进行天顶角和方位角分析,结果显示缪子径迹随角度分布与理论预期符合很好,初步验证了探测器系统设计的合理性。     

基于ATR-FTIR检测技术的航天器结构板表面污染物分析

文章制定了航天器结构板表面污染物成分鉴定与来源解析的技术方案,并根据该方案采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱（Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared, ATR-FTIR）检测技术对航天器热真空试验后结构板表面的白色污染物进行成分鉴定,结果表明污染物的主要成分为酰胺类物质。将疑似污染物来源物质的ATR-FTIR光谱图与污染物光谱图进行对比分析,推断出航天器结构板表面污染物来源于热真空试验过程中含胶热缩管内层的热熔胶,并通过验证试验证明了污染物来源推断的正确性。研究可为航天器污染物的预防和控制提供技术支持。     

月球极区水冰钻取模拟试验系统研究

探测并利用月球极区的水资源一直是月球探测的研究热点。针对钻取及凝华装置开展系统级真空低温试验的需要,建立月球极区水冰钻取模拟试验系统,根据水的三相转化关系设计了2个阶段的试验流程,试验中混合物容器中的水可保持固态。初步试验结果表明,所建立的试验系统能够满足现阶段开展月球极区真空低温试验的需求,为验证产品性能、优化产品工况、促进月球极区水冰获取工程技术的发展提供条件。     

总剂量与单粒子协合效应对SRAM单粒子翻转敏感性影响的仿真研究

静态随机存储器（SRAM）在空间环境中可能会受到总电离剂量（TID）效应和单粒子效应（SEE）协合作用的影响,导致器件单粒子翻转（SEU）的敏感性发生改变。文章针对90 nm的SRAM器件,通过器件级和电路级的综合仿真手段,利用计算机辅助设计（TCAD）和集成电路模拟程序（SPICE）软件研究TID和SEE的协合作用对SRAM器件SEU敏感性的影响机制。发现：当TID和SEE作用在器件相反工作阶段（即存储相反数据）时,SEU敏感性随着总剂量的增加而增强;当TID和SEE作用在器件相同工作阶段（即存储相同数据）时,SEU敏感性随着总剂量的增加而减弱。其原因主要是SRAM的一个下拉NMOS管受到总剂量辐照发生损伤后,引起电路恢复时间和反馈时间的改变,并且恢复过程和反馈过程对SEU敏感性的贡献程度不同。以上模拟结果可为存储器件的抗辐射加固设计提供参考。     

工业摄影测量网形一致性对测量重复性精度影响研究

为提高空间望远镜桁架形变测量精度,对影响工业摄影测量精度的主要因素之一——测量网形进行研究,发现工业摄影测量网形的质量直接影响形变测量精度,在保证测量网形稳健性优的前提下,保持高的测量网形一致性可以大幅度提高形变测量精度。为验证该结论,以测量重复性精度为评价指标,在实验室条件下对测量网形一致性进行测试研究,结果表明高的测量网形一致性比随机网形提高至少2倍以上的测量重复性精度,可为提高空间望远镜形变测量精度提供技术支持。     

火星探测器再入RCS喷流干扰效应数值模拟研究

针对火星大气环境下的反作用力控制系统（RCS）喷流干扰问题,采用自研CFD软件数值模拟“火星科学实验室”（MSL）外形在火星大气环境中的喷流干扰效应;并与文献中的高超声速喷流干扰风洞试验和计算结果进行对比验证;继而完成了火星大气环境高超声速（M_∞=5～10）条件下的偏航方向喷流干扰效应数值模拟,获得了不同攻角（α=0°～-30°）、不同马赫数条件下的喷流干扰气动规律：负攻角增大将导致喷流干扰效应增强以及附加偏航力矩增加;来流马赫数对附加干扰力矩的影响较小。研究结果可为火星探测器喷流控制设计提供参考。