我国首次自主火星探测任务中环绕器的研制与实践

火星探测是国际深空探测的重点和热点,2020年,中国、美国、阿联酋的火星探测器相继发射升空。我国的首颗自主火星探测器——"天问一号"由环绕器、着陆巡视器组成,将一步实现火星的"绕、着、巡"。其中,火星环绕器作为探测器的核心组成部分,承载着地火转移、制动捕获、离轨分离、中继通信以及环火科学探测等重要任务。本文简要回顾了我国火星环绕器的研制历程,介绍了环绕器的基本方案,分析了研制过程中的技术难点和关键技术攻关情况,指出了未来技术发展方向,提出了构建通用化环绕平台的构想,为后期的深空探测任务提供参考。     

仿生壁虎微纳米黏附阵列的空间应用

采用仿生壁虎微纳米黏附阵列作为在轨服务时的捕获载荷,可为在轨对接提供一种新型模式。文章介绍了在轨对接技术的研究现状,重点介绍了仿生壁虎微纳米黏附阵列的作用原理及研究动态,并分析了其空间应用领域,以及需要突破的关键技术。     

空间站在轨密封检漏技术研究

空间站除了在地面需要进行充分的总装检漏试验之外,还必须进行在轨运行时的密封检漏,这对于保证航天员的安全和飞行任务的成功非常重要。文章提出了空间站总漏率实时监测技术、空间站结构泄漏点定位与定量检测技术、航天员舱外检漏技术,以及空间站结构泄漏堵漏技术的具体方案和技术途径,并对关键技术做了比较充分的分析。该系统技术的研究与发展能为空间站的在轨泄漏检测提供可靠的保障。     

在轨服务若干关键技术研究进展

近年来在轨服务技术发展迅速,国外已经完成了合作目标在轨服务关键技术验证,并正在开展针对已经在轨目标提供服务的关键技术研究与验证.国内在翻滚目标运动特性探测识别、主被动探测成像测量、协同抓捕、维修操作工具等关键技术方面取得了一系列研究成果,为推进剂补加、模块更换维修和碎片清理等提供了良好的技术基础.本文对上述关键技术的难...     

触觉信息表征技术与分类感知试验

面向空间智能精细化操作的需求,采用提取触觉传感信息的方式对目标进行识别。在动态序列匹配(dynamic time warping,DTW)距离的基础上,应用DTW核实现对触觉序列信息的高效表征,提出了触觉序列的联合稀疏编码算法,用于一个单独时间序列的不同手指间触觉信息的简单融合。对训练样本进行学习构建数据库,用不同的触觉反馈信息进行典型目标的分类试验,总体识别率为90.07%。触觉联合稀疏编码算法不仅简单而且能挖掘不同手指采集的触觉信息指尖的内在联系,为操控目标的智能化识别提供一种有效的途径,未来可用于在轨服务。     

美国高轨抵近操作卫星MiTEx飞行任务及启示

简述了美国"微卫星技术试验"(Micro-satellite Technology Experiment,MiTEx)计划进展情况,根据目前可获得的最新的MiTEx卫星轨道数据,对其整个飞行过程进行了深入研究,划分了MiTEx-A卫星与MiTEx-B卫星飞行阶段,描述了各阶段飞行轨迹,给出了飞行任务关键数据,对其飞行任务进行了总结。在飞行任务分析的基础上,结合国外对MiTEx卫星的相关报道,分析了MiTEx卫星可能具备的抵近操作任务执行能力,提出了对高轨非合作目标抵近操作应用的启示,总结分析了执行高轨抵近操作任务所需的关键技术。     

空间非合作目标物柔性捕获技术进展

分类探讨了近年来出现的多种空间柔性捕获技术的原理及性能特点,给出了一些具有代表性的案例,结果表明：空间绳系捕获技术在理论及试验研究方面都相对成熟,是未来行之有效、可工程实现的柔性捕获方式之一。重点针对空间非合作目标物捕获中容易出现的翻滚问题,对比分析现有的几种常用的接触式消旋方法,分析表明能同时实现捕获+消旋的一步式消旋法更具有应用前景。以空间绳系捕获技术作为空间柔性捕获的代表,对其捕获后的空间绳系组合体动力学模型建立过程中的系绳模型进行了综述,指出了各种系绳模型的优缺点及适用条件。对系绳控制机构进行了分类综述,给出了设计系绳控制机构需重点关注的问题。最后对空间绳系捕获技术的发展方向做了展望。     

应用于天文导航的白昼恒星探测技术

对白昼恒星探测技术的方案进行研究,通过分析大气透过率以及散射光和恒星的光谱分布,选定900～1 700 nm探测波段.根据星表及探测器噪声的实测结果,计算得出基于光轴固定的单一视场与探测灵敏度、捕获概率的关系,并提出适应白昼观星的探测器选型、积分时间、星表设计以及多帧算法策略.观星试验结果与理论计算一致.     

基于时间-多资源占用的工作负荷评估模型

为了测量和评估航天员在轨维修的工作负荷,在时间线分析法和多资源占用理论的基础上,确定了用间接获取的资源需求占用率、直接测量的占用时间2个维度来进行工作负荷主客观综合评估,并提出基于动态时间窗口的时间-多资源占用的工作负荷评估模型。为了验证模型的有效性,搭建典型在轨维修任务——液体回路子系统的维修试验环境,招募被试,获取主观工作负荷数据,进行维修视频采集和动素时间测定。结果表明,本文模型的工作负荷值与主观工作负荷评估值显著相关且吻合较好,验证了其有效性。     

基于MME/KF的电推进器推力在轨标定算法

为了确保小推力量级电推进器在轨工作的有效性,提出了一种基于MME/KF（Minimum Model Error/Kalman Filter）的电推进器推力在轨标定算法。该算法对推力标定过程为:首先使用飞轮产生一个已知的周期性力矩作用于卫星上,同时姿态控制器发送指令给电推进器来保持卫星的稳定;然后将陀螺仪数据代入MME算法中估计出卫星的角加速度,并利用KF算法实现电推进器在轨标定;最后进行数学仿真。结果表明该算法在常规推力下可以提高在轨标定精度,并且可以实现小推力条件下的在轨标定。