“天基红外系统”高轨卫星构型分析与启示

“天基红外系统”（SBIRS）是美国空军为取代“国防支援计划”（DSP）预警卫星而设计部署的后续新型导弹预警卫星系统,用于支持导弹预警、导弹防御和作战空间感知等领域,是美国战略战术作战与防御系统的重要组成部分,对国防军事领域具有关键支撑作用。文章根据公开资料,在对SBIRS GEO-3卫星的任务、技术指标和总体能力进行分析的基础上,对其构型设计与特点以及应用的新技术等进行分析和总结,以期为我国的高轨遥感卫星构型设计提供启示。     

表面处理和胶瘤对航天器结构用铝合金胶接剥离强度的影响

针对工程实践中铝合金的胶接剥离强度数据差异大、胶接可靠性急需提升的现状,开展了常温常压环境下铝合金金属对金属,以及蜂窝夹层结构胶接剥离强度的测试验证,分析了试片表面处理工艺和试样周围有/无胶瘤对胶接剥离强度的影响。结果表明,在试样周围保留0.5～1 mm宽的胶瘤有利于提高试样的剥离强度;仅用有机溶剂清洁试片胶接面,试样的剥离强度最低且数据离散性大;对试片胶接面进行砂纸打磨后再清洁,试样的剥离强度有较大提高,但数据离散性仍然偏大;对试片胶接面进行磷酸阳极化氧化处理可使试样的剥离强度提高最多。所得结果可为胶接工艺优化提供参考。     

空间辐射对空间站航天员的剂量影响分析

为有效实施对航天员的空间辐射防护,采用计算机断层扫描数据（CT）建立了精细化男性体素模型;基于Geant4建立蒙特卡罗程序计算空间站轨道辐射经过舱壁（5 g·cm^-2等效铝屏蔽）后在体模中的辐射剂量;分析了不同辐射粒子在体素模型组织或器官中的吸收剂量、当量剂量和有效剂量。计算结果表明：航天员体内吸收剂量大约80%来源于地球辐射带（ERB）质子;大约14%来源于银河宇宙线（GCR）质子;α粒子的剂量贡献占比约为5%;其余重离子的剂量贡献占比在1%左右。另外,航天员吸收的当量剂量和有效剂量50%左右来自于ERB质子,另50%左右来自于GCR粒子。计算结果将有助于评估航天员在空间站舱内的潜在辐射风险并提供辐射防护参考。     

基于Bulk MicroMegas探测器的高能中子束空间分布测量

为验证中国原子能科学研究院（CIAE）自研的100 MeV回旋加速器中的高能中子束是否符合设计要求,利用自研的Bulk MicroMegas微结构气体探测器对该加速器中子场的空间分布进行了首次试验测量。首先通过模拟计算得到不同厚度聚乙烯（PE）转化膜对不同能量高能中子的转化效率、反冲质子的动能谱与角通量谱、反冲质子在 Bulk MicroMegas气体探测器内的沉积能量谱以及中子与探测器结构物质反应产物占比等;然后利用Bulk MicroMegas探测器测量该回旋加速器产生的高能中子场在不同能量和距离处28个点位的中子通量分布,并根据通量分布计算中子束斑半径。结果表明,Bulk MicroMegas微结构气体探测器可以实现对高能中子场束斑边界成像,中子通量随束斑半径的变化关系符合常见束斑边界拟合函数;束斑半径测量结果与模拟计算结果接近。     

Application of Contact Graph Routing in Satellite Delay Tolerant Networks

Satellite networks have many inherent advantages over terrestrial networks and have become an important part of the global network infrastructure. Routing aimed at satellite networks has become a hot and challenging research topic. Satellite networks, which are special kind of Delay Tolerant Networks (DTN), can also adopt the routing solutions of DTN. Among the many routing proposals, Contact Graph Routing (CGR) is an excellent candidate, since it is designed particularly for use in highly deterministic space networks. The applicability of CGR in satellite networks is evaluated by utilizing the space oriented DTN gateway model based on OPNET(Optimized Network Engineering Tool). Link failures are solved with neighbor discovery mechanism and route recomputation. Earth observation scenario is used in the simulations to investigate CGR’s performance. The results show that the CGR performances are better in terms of effectively utilizing satellite networks resources to calculate continuous route path and alternative route can be successfully calculated under link failures by utilizing fault tolerance scheme.     

非对称飞行器级间分离时喷流干扰特性试验研究

针对非对称飞行器在稠密大气层内级间分离时喷流干扰下的气动特性问题,采用捕获轨迹试验的网格测力技术和喷流试验技术相结合的试验方法,进行了风洞试验研究,研究了在不同来流马赫数、不同迎角、级间分离时一级与二级不同相对位置以及有无喷流状态下的气动干扰特性.详细论述了模型在风洞中的支撑方式、试验方案、喷流模拟参数的选择等,给出了典型试验结果,并进行了详细分析.结果表明:无喷流时,级间分离过程中的干扰流场使二级飞行器法向力减小,产生抬头俯仰力矩;喷流干扰则使法向力进一步减小,使抬头俯仰力矩进一步增大.试验结果已成功应用于某飞行器飞行试验中,试验数据精度满足工程要求,并被飞行试验验证.     

振动环境试验中的结构模态参数识别

振动环境试验中的测点加速度响应与台面加速度响应数据之比,可以被看作结构频响函数的加权和。因此,可以将加速度传递率作为被测结构的一个“广义频率响应函数”来提取结构的模态参数,如固有频率、阻尼比。求解广义频响函数时,根据加权最小二乘法构造目标函数,并通过遗传算法迭代,得到结构的固有频率、阻尼比。应用此方法对某卫星的振动试验数据进行模态分析,得到的结果与模态试验结果一致。     

空间目标预警阈值确定分析

针对目前通常采用计算碰撞概率来进行空间目标碰撞预警的方法,为提高其评判标准的精度以达到提高航天器精准预警的目的,分析了目前空间目标碰撞概率阈值确定过程的总体框架.对阈值确定过程中所涉及的误差协方差矩阵确定方法、碰撞概率计算以及碎片通量计算方法进行了研究.以国际空间站（ISS）为例,通过计算其所在空间的碎片通量,分析其轨道受空间环境的影响情况,并与早期结果进行比较,得出其以往的碰撞概率阈值可能被高估的结论.     

基于脉冲超宽带的星载高速无线数据网络设计

针对卫星内高速数据通信现有的点对点LVDS线缆通信带来的线缆束缚、布局困难、成本增加的难题,提出一种基于脉冲超宽带的星载高速无线数据网络设计方案,介绍了脉冲超宽带收发机、高速无线网络协议和无线网络节点软硬件设计的关键技术.发射机采用阶跃恢复二级管（SRD）产生皮秒级脉冲信号;超宽带脉冲接收采用幅度检测方法;无线高速网络协议设计参考美国军用数据总线标准MIL-STD-1553B协议,采用时分制指令响应机制,对1553B标准的许多指标进行扩展以适应UWB无线信道和高速传输特点,并通过FPGA成功实现.测试显示,地面演示系统应用层数据传输误码率小于10^-9,表明了基于脉冲超宽带的星载高速数据网络设计的可行性和可靠性.

     

强磁暴期间TIEGCM模式与CHAMP卫星热层大气密度的比较分析

利用NCAR-TIEGCM模式计算了2003年11月20—21日强磁暴期间410km高度上的大气密度,并与CHAMP/STAR加速度计反演数据进行对比和分析. 结果表明,模式结果能够准确反映磁暴期间大气密度的分布和变化情况,与实测结果在变化趋势和量级上具有较好的一致性,但在精细结构和数值大小上仍存在一定差异. 模式低估了磁暴期间大气密度的增幅,实测大气密度增幅高达250%～400%,而模式结果为100%～125%. 模式结果与实测数据的偏差在高纬地区高于低纬地区,日侧高于夜侧. 通过模式和实测数据的分析发现,磁暴期间大气密度扰动具有日夜侧和南北半球不对称性. 此外,模式能够准确反映磁暴期间大气密度扰动从高纬向低纬的传播以及大气密度对SYM-H指数响应的延迟特性.