Relativistic electron fluxes and dose rate variations during April–May 2010 geomagnetic disturbances in the R3DR data on ISS

Space radiation has been monitored successfully using the Radiation Risks Radiometer-Dosimeter (R3D) installed at the ESA EXPOSE-R (R3DR) facility outside of the Russian Zvezda module of the International Space Station (ISS) between March 2009 and January 2011. R3DR is a Liulin type spectrometer–dosimeter with a single Si PIN detector 2 cm² of area and 0.3 mm thick. The R3DR instrument accumulated about 2 million measurements of the absorbed dose rate and flux of 10 s resolution. The total external and internal shielding before the detector of R3DR device is 0.41 g cm⁻². The calculated stopping energy of normally incident particles to the detector is 0.78 MeV for electrons and 15.8 MeV for protons. After the Coronal Mass Ejection (CME) at 09:54 UTC on 3 April 2010, a shock was observed at the ACE spacecraft at 0756 UTC on 5 April, which led to a sudden impulse on Earth at 08:26 UTC. Nevertheless, while the magnetic substorms on 5 and 6 of April were moderate; the second largest in history of GOES fluence of electrons with energy >2 MeV was measured. The R3DR data show a relatively small amount of relativistic electrons on 5 April. The maximum dose rate of 2323 μGy day⁻¹ was reached on 7 April; by 9 April, a dose of 6600 μGy was accumulated. By the end of the period on 7 May 2010 a total dose of 11,587 μGy was absorbed. Our data were compared with AE-8 MIN, CRESS and ESA-SEE1 models using SPENVIS and with similar observations on American, Japanese and Russian satellites.     

组合航天器转动惯量在轨两步辨识标定

在轨辨识转动惯量参数是主动航天器与非合作空间目标构成组合体后实现高精度姿态控制的重要前提,文章提出了一种两步在轨辨识组合航天器转动惯量参数的方法。第一步以航天器本体坐标系滚动轴转动惯量为基准将转动惯量矩阵归一化,得到特殊的转动惯量比矩阵,建立与其相关的姿态动力学模型,提出了基于扩展卡尔曼滤波的在轨辨识算法,基于星上陀螺角速率测量信息在100s左右辨识出所有转动惯量比参数,克服了由于模型简单导致转动惯量信息辨识不完整的缺点;第二步基于第一步辨识得到的转动惯量比参数,采用最小二乘算法辨识得到滚动轴转动惯量值,计算量小,消耗能量少。最后给出仿真算例,辨识精度基本在1|之内,验证了方法的有效性。     

月尘环境效应及地面模拟技术

介绍了月球尘的特点及其对探月活动的影响。在分析月球尘环境及其对月面探测器污染、磨损、阻塞、静电效应的基础上,对月球尘环境模拟技术、月球尘扬尘及其运动学和动力学规律、月球尘效应防护及试验评价方法等研究方向和重点提出了一些初步看法。针对研究内容的需求,梳理出一台完整的月球尘地面模拟试验设备应具备真空、温度、太阳风、太阳紫外、月球尘、月面电场、月面磁场等环境因素。在此基础上,设计了一种月球尘地面模拟试验装置方案,并对月球尘环境效应试验方法进行了初步讨论。为月球探测后期任务条件保障建设及相关研究工作提供参考。     

绳驱动拟人臂机器人的动力学建模及张力分析

与传统的机械臂相比,绳驱动拟人臂机器人采用串并混联的结构形式,模拟了人手臂肌肉的并联驱动方式,但是,绳索的引入也增加了动力学分析的难度.将绳驱动拟人臂机器人视为基座、大臂、小臂和末端四连杆串联机构,采用迭代牛顿-欧拉法建立动力学方程的递推形式,考虑绳驱动的冗余特性和绳索的单方向受力性,提出基于动态最小预紧力的张力分配算法,求解出各绳索的驱动力.与未进行张力分配的方法及基于静态最小预紧力的方法相比,所提出的算法可使各绳索驱动力根据动态最小预紧力进行实时调节,满足了不同工作条件下机构的刚度要求.     

基于自适应心跳算法的分布式系统故障检测器

故障检测是容错分布式系统中的关键技术之一.为了提高故障检测的性能,提出一种新型的故障检测器——自适应心跳检测器(SA-HD, Self-Adaptive Heartbeat Detector).SA-HD采用了基于拉式(pull)的自适应心跳算法,在考虑故障检测性能的同时也考虑了心跳检测所占用的网络资源对网络性能的影响.SA-HD能够根据网络负载调节自身发送心跳消息的频率,提高了心跳检测的网络环境适应能力,尤其是在高负载的环境下,能够有效改善心跳检测的性能.建立了SA-HD的模型,对其性能进行了仿真分析,并通过试验验证了SA-HD性能要优于传统推式(push)的心跳检测器.     

氧化物涂层对航天器材料原子氧剥蚀的防护

采用磁控溅射方法在航天器常用材料聚酰亚胺(Kapton)表面沉积无机氧化物涂层(TiO₂和SiO₂),来提高材料的抗原子氧剥蚀性能.通过选择试验材料和参数,优化了沉积涂层的工艺,以克服容易产生裂纹的缺点.对材料进行了原子氧效应地面模拟试验,结果表明,在Kapton上沉积涂层后,质量损失下降了2个数量级.另外,有涂层的Kapton表面基本没有变化并且没有出现裂纹.其中,TiO₂由于热膨胀系数更接近Kapton,比SiO₂的防护效果更好.     

气动发动机输出扭矩无因次分析

针对气动发动机的工作过程,利用能量方程、气体状态方程、连续性方程及运动过程方程建立气动发动机的非线性微分方程组.选取合适的基准量,对所建立的微分方程组进行无因次化,得到无因次化的数学模型.利用MATLAB/Simulink仿真工具,对无因次数学模型进行研究,得到各无因次量对气动发动机输出扭矩的影响.从仿真结果可以看出,气动发动机的无因次转速、进气门面积比例因子、排气门面积比例因子以及进气持续角度对气动发动机的无因次输出扭矩影响较大.当发动机转速升高扭矩急剧下降时,可以通过调整进气门面积比例因子、排气门面积比例因子以及进气持续角度使输出扭矩恒定.     

半捷联式导引头视线转率提取算法

捷联式光学导引头的探测装置直接固联于弹体上,许多现有的制导信息处理方法都不再适用.对半捷联式导引头进行研究,根据其与常平架式与捷联式导引头不同的配置方式,推导了滚仰式和偏航俯仰式半捷联导引头视线转率提取算法,并分析了影响半捷联导引头视线转率提取精度的主要因素及误差传递关系,通过Simulink仿真验证了算法的正确性.      

非接触检测大螺纹件的可行性

针对科研生产中大螺纹件检测费时费力、检测准确度不高的实际情况,提出以激光位移传感器作为非接触扫描测头,配以三坐标架框架及转台等附件,组建非接触检测大螺纹件的检测校准装置的方案。通过扫描螺纹牙型的实际轮廓,计算螺纹的综合参数,并与标准螺纹数据比对,判定螺纹的合格与否。同时,验证了该方法的可行性。