Two-spacecraft observations of reconnection at the magnetopause: Model results and data comparison

We revisit an example of “quasi-steady” magnetic reconnection at the dayside magnetopause on February 11, 1998, observed by Equator-S and Geotail at the dawnside magnetopause. Phan et al. [Phan, T.D. et al., 2000. Extended magnetic reconnection at the Earth’s magnetopause from detection of bi-directional jets. Nature 404, 848–850.] reported oppositely directed jets at these spacecrafts and inferred a length of the reconnection line of about 38R_E. Pinnock et al. [Pinnock, M., Chisham, G., Coleman, I.J., Freeman, M.P., Hairston, M., Villain, J.-P., 2003. The location and rate of dayside reconnection during an interval of southward interplanetary magnetic field. Ann. Geophys. 21, 1467–1482.] used measurements from SuperDARN radars to show that the reconnection electric field was variable. Here we complement this work by obtaining snapshots of the reconnection electric field from the in situ observations. To do this, we apply a reconstruction method based on a model of compressible Petschek-type magnetic reconnection. This independent method uses magnetic field observations as input data to calculate the reconnection electric field. We obtain average values of E_rec in the range of 0.4–2.4 mV/m. Further we infer a distance perpendicular to the reconnection line of 0.4–0.6R_E. The model results are compared with the two studies mentioned above. It thus appears that while the transfer of momentum for this event is indeed large-scale, the actual rate depends on the time it is measured.     

软管式自主空中加油对接阶段中的建模与控制综述

软管式自主空中加油(PDAAR)在军用和民用上有着十分重要的意义。软管式自主空中加油的对接阶段是所有阶段中精度要求最高和控制难度最大的一个阶段,其建模与控制问题具有代表性和挑战性。首先,介绍了自主空中加油(AAR)的基本概念及意义,并总结了自主空中对接控制的特点和要求。随后,系统性地梳理了AAR对接阶段中的建模和控制问题,概述了国内外文献中研究该问题的方法,并提炼了该领域依旧存在的问题。进一步,简要分析和综述了国内外AAR飞行验证情况。最后,针对建模、控制和决策,从工程实践角度分析并总结了自主对接未来可能的工作,从科学研究的角度总结了6个重点研究的科学问题。     

Robust stationkeeping and reconfiguration of underactuated spacecraft formations

Feasibility of achieving reliable control for spacecraft formation keeping and reconfiguration without the need for thrust in either the radial or along-track direction is explored in this paper. Analysis of the linearized dynamics without along-track input indicates the presence of an uncontrollable eigenvalue at the origin. A nonlinear controller is designed to indirectly stabilize the uncontrollable modes to a stable manifold around the equilibrium. Conditions for robustness against unmatched uncertainties and disturbances are derived to establish the regions of asymptotic stabilization. The benefits of the proposed control method are also validated via numerical simulations to show that precise formation maintenance can be achieved by dealing with the issues of system nonlinearities, variations in initial conditions, and external disturbances, concurrently.     

质谱分析多系统航天器检漏研究

采用示漏气体初值和终值及样值循环比较测量 ,直接注入示漏气体到收集室标定多系统漏率 ,使标准气样离子流和终值离子流尽可能一致 ,避开四极质谱计测量的线性和长期重复性问题 ,研制了以 GAM50 0质谱系统为核心的多系统航天器检漏设备。分析了收集室密封性能和循环风量对检漏结果的影响、取样和质谱分析的物理过程。在大气环境下 ,最小可检漏率灵敏度达到 1 0 - 6Pa· m3/s。介绍了新型航天器多系统检漏的试验结果 ,提高了检漏的可靠性 ,大大地节约了检漏时间和费用。     

空间碎片环境工程模式参数分析

为了评估空间碎片对航天器造成的危害 ,必须建立空间碎片环境工程模式。文章介绍了空间碎片环境的特点及其工程模式表征方法 ,并比较、分析了几种主要空间碎片环境工程模式的参数 ;从数学建模及风险评估应用的需求出发 ,提出了空间碎片环境工程模式参数的建议方案     

一种并行式CPL/LHP冷凝器的流动/传热分析

针对航天器的可展开式辐射器 ,对比分析了辐射器内冷凝管路的两种布局方式 ,并利用SINDA/FLUINT对微重力条件下并行式冷凝器内的两相流动 /传热进行了计算分析 ;研究了冷凝器后端节流管对冷凝管内汽 /液界面位置的影响 ,为冷凝器的设计和提高辐射器性能提供了相应的依据     

一种航天器防护与遮挡的几何描述算法研究

文中提出了一种航天器部件在任意威胁攻击方向上的投影面积和重叠面积的计算方法及部件间遮挡关系的确定方法。采用“几何拼接法”或借助有限元软件来建立航天器及其部件模型。将航天器各个部件向投影坐标系进行投影获得部件投影边界图形。利用垂直扫描线对各个部件的投影多边形进行扫描并进行求交运算 ,形成多个分散的四边形 ,在每个四边形内产生射击线 ,累加求出航天器易损性评估中所需的部件投影面积、重叠面积及遮挡关系。算例对三个正方体形状的部件进行了几何描述 ,当扫描线步长取 2cm时 ,投影面积及重叠面积计算值与理论值的最大相对误差为 5 0 6% ;当扫描线步长取 0 5cm时 ,最大相对误差为 1 2 5 %。结果表明算法通用性强 ,易于实现     

温度外推预报技术在热平衡试验中的应用研究

在航天器的稳态热平衡试验中 ,应用温度外推预报技术可以准确的给出航天器热平衡极限温度 ,缩短热平衡试验时间 ,从而降低航天器研制成本。文章对非线性最小二乘估计和广义卡尔曼滤波 (EKF)两种温度外推预报方法在航天器热平衡试验中的应用做了相关的研究。     

飞行器交会对接相对位置和姿态的估值方法

在飞行器的交会对接过程中 ,应用计算机视觉系统作为精确传感设备 ,测量飞行器相对于固定在空间站的坐标系的三维位置和方向 ,为导航和控制回路提供需要的反馈信息。文中研究了由计算机视觉系统采集的二维图像信息估计飞船相对于空间站的位置和姿态的方法 ;提出了光点检测光线拟合算法 ,并给出数字仿真结果。     

有限推力轨迹优化问题的直接打靶法研究

研究了求解有限推力轨迹优化问题的直接打靶方法。说明了利用直接打靶法将最优轨迹问题转化为参数优化问题的基本转换方法 ;给出了状态和控制变量的等式 (或不等式 )约束的转化方法 ;从插值和数值积分两个方面对转换过程中产生的误差进行了深入分析。最后 ,以最优交会问题为例 ,说明了不同节点数目和积分步数对计算结果的影响