基于标准磁块模型的赤道作图法误差分析

赤道作图法是卫星及其部件磁矩测量和计算的主要方法,其测试结果受到多种因素的影响。文章首先介绍赤道作图法（亦称近场分析法）的基本原理,分析该方法在测量和计算磁矩过程中的部分误差来源;然后基于标准磁块模型研究模型磁偏心距、环境磁场波动与赤道作图法测试误差的关系;同时提出近远场梯度差分的方法以提升磁矩计算结果的准确度。利用改进方法对标准磁块模型进行测量和数据处理的结果表明,该方法的测量（计算）误差可控制在3%以内。     

连接器支架结构优化设计分析

某型连接器支架普遍出现断裂现象,经判断原因是动强度设计不合理,在振动载荷作用下发生疲劳破坏,为了确保支架不出现结构损伤,保证飞行安全,需要进行结构优化设计分析。基于克希霍夫理论,采用有限元分析手段,通过改变厚度、材料与结构形式的方法,对支架进行模态分析与随机响应分析,最终得到了在满足动强度设计要求的情况下质量最轻的支架。根据分析结果总结了一种结构优化设计分析的流程:先改结构形式,用相对系数判断优劣;再选疲劳性能好的材料;最后选择合适的厚度。该流程在本文中得到有效实施,可在今后用于相似结构的优化设计分析。     

航天器热平衡试验用大面阵外热流动态模拟系统设计及应用验证

针对航天器热平衡试验时采用固定式红外加热笼无法模拟超低热流的问题,文章研制了一种可在真空低温环境下长时间连续可靠运行的大面阵外热流动态模拟系统。该系统能够在不打开真空容器的情况下,通过动态调整红外加热笼与航天器表面之间的相对位置,同时实现航天器表面的高热流和超低热流模拟,高、低热流模拟的转换时间最短仅需3 min,所模拟的最低热流不大于20 W/m2。将该系统应用于某航天器热平衡试验,能够在低温工况有效降低航天器表面接收的外热流,使航天器表面温度和该表面上的单机温度降低3.5～10 ℃。     

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。     

姿态角幅值约束下的太阳帆Lissajous轨道保持控制

太阳帆航天器以两姿态角作为轨道控制输入时, 其轨道动力学方程具有非仿射非线性特性. 通过人工平动点处线性化获得的线性系统可完成太阳帆航天器轨道保持控制器的分析与设计. 由于线性近似模型为有误差模型, 存在近似有效范围约束, 表现为轨道高度约束和姿态角幅值约束. 本文研究了姿态角幅值约束对线性近似模型有效性的影响, 通过计算给出满足近似误差要求的姿态角幅值约束. 当控制输入存在幅值约束时, 控制器轨道修正能力受到束缚. 通过研究姿态角幅值约束下的最大允许入轨误差, 设计了最大允许入轨误差下线性二次型调节器(LQR)用于轨道保持控制, 并将控制器应用于太阳帆日地三体系统非线性模型中, 实现了日地人工L₁点Lissajous轨道最大允许入轨误差的控制收敛和良好精度下的轨道保持控制.     

电磁监测试验卫星矢量磁场探测方法

电磁监测试验卫星是中国第一颗近地轨道电磁场科学探测试验卫星, 探测空间背景磁场是其重要任务之一. 空间背景磁场探测需要在卫星平台上对空间矢量磁场进行长期稳定准确探测, 电磁监测试验卫星采用磁通门磁强计和基于CPT效应的绝对磁场校准装置(Coupled Dark State Magnetometer, CDSM)分别探测空间相对矢量磁场以及绝对标量磁场, 通过数据处理, 使最终的矢量磁场探测数据具有准确性. 这种数据处理方法在理想模型下拥有解析解, 实施过程中载荷的噪声、 准确度及稳定性影响模型的准确性, 会产生数据校准误差. 通过对在轨磁场探测的模拟确定了这种数据处理方法的性能, 验证了在载荷设计性能的基础上电磁监测试验卫星的磁场探测可以实现1 nT的准确度.     

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.     

Space Life Science of China in 2013

In the past two years, space life science research in China is characterized by a wide area of basic researches for providing foundation for the future China Space Station. The effect of microgravity and radiation was further studied from physiology phenomena to the level of bio-molecule mechanisms. Chinese space life science is maturing in a new era of comprehensive development. Here, we review and summarize researches on space life sciences which were contributed by Chinese scientists.     

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.