软着陆小行星的自主导航与制导

讨论了软着陆小行星的自主导航与制导问题，首先给出了一种使用星上光学相机和激光雷达的自主导航方法，测量探测器相对着陆点的距离与速度；接着提出了一种自主软着陆的制导方案，为了保证垂直软着陆，事先规划了满足约束的理想下降高度与速度轨迹，并设计滑模变结构控制器跟踪理想轨迹，实现在小行星表面垂直软着陆。最后通过数学仿真验证了提出的自主光学导航与制导方法的可行性。     

不规则形状小行星引力环境建模及 球谐系数求取方法

在实施小行星探测任务之前,需要对不规则形状小行星的引力场有一个清楚的认识,以便于进行环绕或着陆小行星的轨道设计。文章提出了一种小行星引力场建模及球谐系数的求取方法。首先,由多面体模型方法重构出小行星外部的引力环境并以此作为虚拟观测量。在此基础上,根据球谐系数与引力势能间的关系,通过求解超定线性方程组得到小行星引力场的各阶次球谐系数。与传统的将小行星近似成三轴椭球体进而计算球谐系数的方法相比,该方法可大幅度提高引力场建模的精度。通过与由NEAR探测器轨道数据解算的Eros433小行星的球谐系数比较表明,其最大误差不超过6%。计算表明,该方法可以为小行星探测任务发射前的轨道设计提供更为精确的数据。     

基于脉冲初值的小推力转移轨道优化研究

针对小推力转移轨道优化过程往往忽略初值多样性的现状,研究了基于不同脉冲初值的小推力转移轨道优化问题。基于直接法的离散思想建立了小推力转移轨道优化模型,提出了基于粒子群和序列二次规划的组合优化算法,以地球1∶1共振近地小行星2016HO3交会任务为例,将3种典型的脉冲轨道作为初值设计了燃料最优小推力转移轨道。仿真结果表明:3种初值轨道优化得到了2个小推力转移发射窗口,两者燃料消耗差距不超过6%。不同的初值对小推力轨道的整体性能指标影响较小,但开关机时刻和推力方向的变化会产生较大差异,从而得到不同的最优控制曲线。     

深基坑支护技术的质量控制——以预应力锚杆和钻孔灌注桩组合为例

分析采用预应力锚杆和钻孔灌注桩组合深基坑支护技术,在施工过程中存在的缺陷类型和形成原因,指出为了确保支护结构施工质量,制订相应的改进措施,经过实践验证,表明了措施的安全性及有效性。     

Encounter trajectories for deep space mission ASTER to the triple near Earth asteroid 2001-SN263. The laser altimeter (ALR) point of view

In cooperation with Russia, the Brazilian deep space mission ASTER plans to send a small spacecraft to investigate the triple asteroid 2001-SN263. The nearest launch opportunities for this project include June 2022 and June 2025. One main exploration campaign is being planned with focus on the largest asteroid (Alpha). Among the instruments under development, a laser altimeter (named ALR) was preliminarily designed and presented in 2010–2011. Many studies to define mission and instruments requirements were performed aiming at the characterization of important issues for the successful realization of the mission. Among them, the identification of a suitable trajectory that could be followed by the ASTER spacecraft in the encounter phase, when the main campaign will take place. This paper describes the effort undertaken with focus on the laser altimeter operation. Possible encounter trajectories were modelled and simulated to identify suitable approach parameters and conditions allowing the accomplishment of the intended investigation. The simulation also involves the instrument operation, considering approach geometry, attitude, relative motion, time/date, and the dynamics of the main asteroid. From the laser altimeter point of view, keeping in mind the desired coverage results (50% minimum surface coverage of asteroid Alpha, complying with horizontal and vertical resolution requirements), results point out crucial features for the encounter trajectory, like the need for a small inclination (10^-6 degrees; with respect to the asteroid's orbit), the most favourable spacecraft positioning (between the Sun and the asteroid) and pointing condition (back to the Sun), the minimum amount of achievable surface coverage (58%, focused on central areas), and the most proper time to conduct the main campaign (January 2025). Concerning the instrument, results offer refined values for divergence angle (500 to 650 μrad, half-cone), pulse repetition frequencies (from 1/20 to 1 Hz), and consequent data generation rates. A simulation tool that can use any 3D generated trajectories as input data was created for the analyses presented here. Although created for the ALR in this mission, this simple analysis tool can be adapted to other instruments in this or other missions.     

考虑桩与地基土共同承载的复合桩基受力性能分析

复合桩基是考虑桩与承台底地基土共同承载的一种桩基础形式,在沿海地区得到了广泛的应用。本文建立了竖向荷载作用下的复合桩基的有限元模型,分析了承载过程中的受力性能,并揭示了桩距对桩土分担比的影响规律。     

一种小行星探测陆标导航方法

针对小行星探测下降着陆段精确相对导航问题,提出了一种基于Stereophotoclinometry(SPC)陆标的相对导航方法.该方法先采用SPC光照模型渲染陆标的预测图像,再利用双线性插值从观测图像中生成陆标的提取图像.通过组合相关匹配实现预测图像与提取图像的高精度匹配,得到陆标中心点对应观测图像位置,即可利用N点透...     

防风网对煤堆遮风效果的风洞实验研究

为了考察防风网对堆场煤堆的遮风效果,进行了防风网与煤堆之间区域的流场可视化实验。使用风洞模拟大气边界层条件,并将开孔率为38．5％的防风网模型布置在煤堆模型前方。实验中采用粒子成像测速（PIV）系统测量了防风网和堆场区域的平均风速分布,并且获得了煤堆表面的摩擦风速分布,进一步估算煤堆起尘量的变化情况。实验发现,防风网可有效降低煤堆表面迎风区域的摩擦风速,而对背风面的流场分布影响较小。研究结果可为防风网的遮护作用提供一定的实验支持。     

双体小行星系统平衡态与稳定性研究

由于双体小行星独特的运动形式可为行星的演化提供重要线索,因而成为小行星探测中的热点目标。基于双椭球体模型研究了双小行星系统的相对运动、平衡态及稳定性。首先基于双椭球的全二体模型建立了双星系统相对运动的动力学方程;其次利用拉格朗日方程,通过求解系统角动量和能量,建立了双星系统平衡态对应的状态约束;最后给出了通过零速度状态曲面判断双星系统平衡态稳定性的一般性方法,在此基础上分析了小行星物理参数变化对系统平衡态稳定性的影响。研究可为未来双体小行星系统探测任务中的轨道设计与控制提供重要的理论参考。     

深空撞击载荷总体技术分析与效能仿真

以近地小行星2016HO3为深空撞击目标开展科学探测,从爆炸成型弹丸技术、安全可靠爆炸技术、撞击载荷分离技术、撞击效能仿真技术等7个方面系统详细地进行了基于聚能爆炸成型弹丸的撞击载荷技术体系解析与技术内涵阐述,给出了深空撞击载荷初步总体设计方案;通过弹丸撞击靶板的数值模拟仿真,得到了撞击速度在0.2～0.4 cm/μs...