飞船在大气层外飞行段的主要参数对轨道的影响

飞船返回地球时再入速度很大,过大的过载和气动加热率尤其对载人飞船带来安全性问题。如果利用航天器在大气层外及其边缘处多次再入运动,可降低速度、耗散热量。文章主要分析了载人飞船在大气层外多次再入飞行时的各主要参数对飞船轨道和轨道终点的影响。在分析过程中,首先建立了飞船在大气层外飞行的数学模型,进而通过大量的数值仿真得到一条基准轨道,在此基础上分别改变轨道起始点参数（倾角、偏航角和飞行速度）的初始值,分析轨道的特性及轨道的终点误差。最后根据起始点参数值和对应的轨道终点误差值的关系,得到了飞船在大气层外飞行时的起始参数对飞行轨道及轨道终点影响的敏感度,从而为工程上轨道的设计提供一个有效的参考依据。     

Efficacy of oxygen-supplying capacity of Azolla in a controlled life support system

Azolla shows high growth and propagation rates, strong photosynthetic O₂-releasing ability and high nutritional value. It is suitable as a salad vegetable and can be cultured on a multi-layered wet bed. Hence, it possesses potential as a fresh vegetable, and to release O₂ and absorb CO₂ in a Controlled Ecological Life Support System in space. In this study, we investigated the O₂-providing characteristics of Azolla in a closed chamber under manned, controlled conditions to lay a foundation for use of Azolla as a biological component in ground simulation experiments for space applications. A closed test chamber, representing a Controlled Ecological Life Support System including an Azolla wet-culture device, was built to measure the changes in atmospheric O₂ and CO₂ concentrations inside the chamber in the presence of coexisting Azolla, fish and men. The amount of O₂ consumed by fish was 0.0805–0.0831 L kg⁻¹ h⁻¹ and the level of CO₂ emission was 0.0705–0.0736 L kg⁻¹ h⁻¹; O₂ consumption by the two trial volunteers was 19.71 L h⁻¹ and the volume of respiration-released CO₂ was 18.90 L h⁻¹. Under 7000–8000 Lx artificial light and Azolla wet-culture conditions, human and fish respiration and Azolla photosynthesis were complementary, thus the atmospheric O₂ and CO₂ concentrations inside chamber were maintained in equilibrium. The increase in atmospheric CO₂ concentration in the closed chamber enhanced the net photosynthesis efficiency of the Azolla colony. This study showed that Azolla has strong photosynthetic O₂-releasing ability, which equilibrates the O₂ and CO₂ concentrations inside the chamber in favor of human survival and verifies the potential of Azolla for space applications.     

一种载人飞船自主应急返回控制参数星载计算方法

传统的飞船应急救生控制参数是在地面计算生成并上传到飞船上的,这种方法对频繁进行轨道调整的飞船并不适用,本文探讨一种新的飞船自主应急救生控制参数计算方法,利用船载GPS资源进行快速轨道外推,并使用解析方法和神经网络方法计算返回控制参数,以适应复杂飞行任务的要求。     

载人航天器舱门快速检漏仪的可靠性试验与评估方法

载人航天器舱门快速检漏仪是载人航天器舱门及其对接机构对接面气密性检测的测试仪器。为了验证舱门快速检漏仪的可靠性指标水平,按照寿命型和计量型可靠性试验方法的基本思路,通过分析其功能、工作原理和主要故障模式,确定了可靠性特征量,提出了舱门快速检漏仪的可靠性验证试验方法,包括试验方法的选择、试验件状态、试验条件的确定、试验程序、故障判据及可靠性评估方法,并给出了评估结果。     

载人飞船某连接分离机构的可靠性验证试验方法

论述了载人飞船某连接分离机构的功能、工作原理和主要故障模式,确定了该连接分离机构的可靠性特征量。基于计量型可靠性试验的基本思路,提出了该连接分离机构的可靠性试验方法,包括试验方法选择、试验件状态及试验条件的确定、试验程序、故障判据和可靠性评估方法;给出了应用示例,为载人飞船连接分离机构的可靠性验证提供了技术参考途径。     

载人航天器的防火与灭火技术

简要分析了微重力下着火和燃烧的特点,有重点地介绍了适合不同火情的火信号探测器和怎样合理确定火探测器的种类、数量和布置,建立有效的火、烟探测警报系统。对可用在载人航天器上三类灭火剂的特性进行了分析,论述了在载人航天器上怎样进行灭火,并提出了灭火后的处理要求。强调指出了在载人航天器上对火必须以防为主,执行严厉的防火要求,采取严格的防火措施。最后,还介绍了国外载人航天器的火、烟探测和灭火系统。     

载人运输飞船流体回路方案研究

流体回路是载人运输飞船热控分系统的重要组成部分,结合飞船所采取的其他热控措施,流体回路必须满足各种可能出现的热工况要求,同时尽量少占用飞船的资源。在进行分析和比较的基础上,确定流体回路的方案和系统配置,结合对接目标的热设计,重点解决与目标停靠期间的热控问题。文中介绍了载人运输飞船流体回路的主要设计要求及考虑重点,在能量平衡分析的基础上设计了两种流体回路方案,并进行了热分析计算和性能比较,对流体工质的选择也提出了建议。     

受控生态生保系统内红萍供氧特性研究

研究红萍载人供O₂特征, 为红萍生物部件进行系统总体地面模拟试验及空间应用奠定基础,构建了受控生态生保系统密闭试验舱和红萍栽培装置, 在“红萍-鱼-人”共存情况下, 测定密闭舱内O₂, CO₂浓度的变化. 试验结果显示, 单位重量的鱼耗O₂量. 0805～0.0831 L·kg-1·h-1, 排放CO₂量为0.0705～0.0736 L·kg-1·h-1; 试验志愿者耗O₂量19.71 L·h-1, 呼吸释放CO₂量18.90 L·h-1. 人工光照保持7000～8000 lx条件下, 红萍的光合作用与人和鱼的呼吸作用相辅相成, 舱内O₂, CO₂浓度趋于平衡. 密闭舱内CO₂浓度升高对促进红萍群体净光合效率有明显效果, 红萍光合放O₂能力很强, 能有效促使密闭舱内O₂, CO₂浓度朝着有利于人生存的环境方向平衡, 进而验证了红萍的空间应用前景.      

星历模型下地月自由返回全飞行过程轨道设计

面向载人登月任务需要,针对星历模型下具备自由返回能力的地月转移轨道设计问题进行了研究。在三体模型下对地月三维自由返回轨道进行了求解,得到了地月空间内的自由返回轨道分布情况。在二体模型假设下对近月段的三脉冲变轨进行了求解,给出了变平面机动的计算方法。进一步提出了两轮逐次优化修正策略,分别以高度和再入走廊为主要约束,采用内点法和SQP算法在高精度星历模型下对自由返回轨道初值进行逐次优化修正。之后,采用SQP算法在星历模型下对近月三脉冲变轨进行优化修正,得到了星历模型下的自由返回+近月三脉冲变轨地月转移策略。仿真校验结果表明本文提出的方法能够在给定约束下有效求解星历模型下具备自由返回能力的地月转移轨道,为载人登月任务的转移轨道设计提供参考。     

核热推进载人火星探测方案设计

针对载人火星探测任务,结合我国现有技术基础,提出我国载人火星探测方案,重点研究载人火星探测任务推进系统的设计。首先,综合考虑载人深空探测任务的约束,采用Pork-Chop图设计了适用于不同任务场景的转移轨迹;然后,参考我国空间站技术,基于核热推进系统设计了我国载人火星探测任务的飞船;最后,对核热推进系统的发动机台数和推力进行了优化,得到了适用于不同任务场景的最优推进系统组合方案。本文所研究内容为我国未来载人火星探测任务提供了有益参考。