载人航天为什么这样难?

宇宙奥秘有多少?太空生活有多神奇?这恐怕仅限于您的想象。在中国人探索太空步伐越来越快之际,经中国宇航出版社授权,本刊特摘登最新出版的《中国载人航天科普丛书》部分精华,并通过和最新科技图片编排,为您演绎航天科普知识问答。欢迎各位读者踊跃提问,更欢迎补充和完善答案。     

润滑相尺寸对镍-石墨可磨耗封严涂层性能的影响

采用普通大气等离子喷涂(atmospheric plasma spraying,APS)和高能效超音速等离子喷涂(supersonic atmospheric plasma spraying,SAPS)分别沉积制备镍石墨可磨耗封严涂层,对比研究润滑相尺寸对涂层的力学性能、抗腐蚀性能以及抗冲蚀磨损性能的影响。结果表明:相较于APS涂层,SAPS沉积制备的涂层中石墨润滑相尺寸较小;SAPS涂层的结合强度(22.3±1.4)MPa和表面洛氏硬度(87±0.8)HR15Y比APS涂层分别高出22.5%和20.8%;APS涂层在30°攻角和90°攻角的相对冲蚀速率分别比SAPS涂层高出7%和13%,表明SAPS涂层抗冲蚀性能优于APS涂层;APS涂层和SAPS涂层在250℃的高温醋酸环境中均发生了明显的电化学腐蚀现象,但SAPS涂层的抗腐蚀性能优于APS涂层。     

超声速PIV示踪粒子布撒技术研究

介绍了上海交通大学高超声速创新技术研究实验室为发展超声速PIV流场测试系统而开发的示踪粒子布撒技术。研究中设计了一套超声速风洞PIV示踪粒子布撒装置,提出了利用发生器罐体内的真空度吸入示踪粒子的加注方式,选定了测试流程时序并得到了较好的粒子布撒效果。通过比较不同的发生器罐注入压力对粒子布撒浓度的影响,得到了效果良好的测试方案。     

离心泵叶轮内含颗粒的幂律流体的密相两相湍流研究

阐述了幂律流体控制方程的特点，首先对单相的幂律流体与密相液固两相流进行了计算，计算结果与实验数据吻合较好。其次对泵离心叶轮内的含颗粒的幂律流体的两相流动进行了计算，从进口到出口，幂律流体的速度是减小的，压力随半径增大逐渐升高，而且压力面上的压力大于吸力面上的压力。吸力面上的颗粒拟温度小于压力面上的颗粒拟温度，而且靠近壁面处的大于叶道中的。最后比较了液固两相流与含颗粒的幂律流体的两相流的流动。流体相的紊动能有一定的差别，而且颗粒拟温度也有较大差别。     

三轴转台谐波幅相自适应控制系统的设计

提出了一种能够有效地提高正弦运动仿真转台精度的谐波幅相自适应控制补偿方法，阐述了谐波幅相自适应控制的机理、结构配置，开发了谐波幅相自适应控制律、分析了系统稳定性，为进一步提高精度还提出了一种在线辨识系统频响模型的实现途径。由转台工作的实测数据及跟踪误差测试表明，本文提出的谐波幅相自适应控制方法的精度明显优于常规的经典控制，对其他精密正弦运动跟踪系统也有普遍意义。     

球形ZnS纳米粒子的制备和光学性质

用快速均匀沉淀法制备了平均粒径3nm左右的球形ZnS纳米粒子。并且讨论了成长时间，反应温度，体系pH值，反应物浓度和配比对ZnS纳米粒子尺寸的影响。通过XRD，BET，紫外可见吸收光谱表征了ZnS纳米粒子的尺寸、结构和表面态性质。通过红外吸收光谱证明了吸附在ZnS纳米颗粒上的乙酸基起到控制粒子长大和防止团聚的作用。研究了ZnS纳米晶粒的荧光光谱，证实其在425nm处的蓝色发光峰是来源于表面硫空位与锌空位之间的电子-空穴复合跃迁发光。     

萤火一号火星探测器深空小型无线发射机技术

对萤火一号(YH-1)火星探测器深空小型无线发射机技术进行了研究.在系统设计中分析了X波段发射机的工作模式,选择适应的通信信道,采用一体化、轻小型化技术.关键性能测试结果表明:X波段发射机各项性能参数符合要求,工作稳定,可用于地面开展甚长基线干涉(VLBI)验证试验.     

制备超微粒SnO_2薄膜的工艺研究

着重论述了采用真空氧等离子射频反应淀积技术,研制超微粒SnO_2薄膜的工艺。该薄膜的AES能谱分析及其计算结果表明,薄膜中Sn、O原子浓度之比小于但接近于1:2,x—ray衍射实验结果及其计算表明,该薄膜含有氧空位和锡间隙原子,且薄膜中SnO_2晶粒粒径平均值为400A左右。这说明该薄膜的微粒粒径的确在超微粒子范围之内,且具有优良的气敏性能,经实验检测发现该薄膜对氧气具有一定的敏感作用。     

基于Contourlet域Krawtchouk矩和改进粒子群的遥感图像匹配

为了进一步提高遥感图像匹配的精度和运算效率,提出了一种利用Contourlet变 换、Krawtchouk矩和改进粒子群的遥感图像匹配算法。在分别对参考图像和目标图像进行Co ntourlet分解的基础上,引入Krawtchouk矩来提取图像的局部特征,并利用改进的带极值扰 动的简化粒子群优化算法对低分辨率的遥感图像进行匹配操作,然后逐级上推,
最终实现全分辨率情况下遥感图像的匹配。实验结果表明,该算法与目前常用的遥感图像匹 配算法相比,不仅具有更高的匹配精度和运算效率,还有较强的鲁棒性。
     

多无人机协同任务分配混合粒子群算法

针对多无人机协同任务分配问题(MTAP),设计了一种综合考虑飞行航程、任务收益以及任务完成时间窗口的混合粒子群任务分配算法。首先,将粒子位置编码为一组任务分配向量,针对同时打击场景可能存在的死锁问题,设计了一种基于多打击任务有向图的死锁检测和修复算法,解码出对应一组可行的任务分配解或方案,实现粒子群算法解的离散化。另外,对于传统粒子群算法(PSO)容易陷入局部收敛的缺点,提出一种基于变邻域搜索算法的跳出局部收敛策略,并建立局部搜索启动概率准则,实现跳出局部收敛和计算开销的平衡。最后,将跳出局部收敛的策略嵌入到粒子群算法中,得到协同任务分配的混合粒子群算法(HPSO)。另外,针对新目标发现导致的初始计划失效问题,设计了一种基于匹配策略的局部任务重分配方法。仿真实验证明,所提出的混合粒子群算法能够有效解决异构多无人机同时打击场景中的任务分配问题。