着陆冲击仿真月壤本构模型及有限元建模

为建立合理的月壤有限元模型用于着陆器着陆冲击动力学仿真分析,在对已知月壤的相关力学特性参数和试验数据进行分析推理的基础上,推断出月壤屈服面在低围压条件下可能会呈现出剪切膨胀特性,而在高围压条件下则可能会呈现出塑性压缩和应变硬化特性,因此定性地选择帽盖德鲁克-普拉格（Cap Drucker-Prager,CDP）模型作为月壤本构模型。模型的参数通过月壤或模拟月壤的试验数据定量地标定。对着陆器地面着陆冲击试验进行有限元建模和仿真分析,仿真结果表明：模型参数的标定方法是合理可行的;CDP模型可以准确模拟月壤在着陆冲击载荷下的动力学响应,可用于着陆冲击动力学仿真月壤有限元建模。对月壤模型参数进行了参数分析,并评估了月壤模型参数对着陆器着陆冲击性能的影响。     

Testing Modified Newtonian Dynamics with LISA Pathfinder

We suggest that LISA Pathfinder, a technology demonstrator for the future gravitational wave observatory LISA, could be used to carry out a direct experimental test of Modified Newtonian Dynamics (MOND). The LISA Pathfinder spacecraft is currently being built and the launch date is just a few years away. No modifications of the spacecraft are required, nor any interference with its nominal mission. The basic concept is to fly LISA Pathfinder through the region around the Sun-Earth saddle point, in an extended mission phase, once the original mission goals are achieved. We examine various strategies to reach the saddle point, and find that the preferred strategy, yielding relatively short transfer times of just over 1 year, probably involves a lunar fly-by. LISA Pathfinder will be able to probe the intermediate MOND regime, i.e. the transition between deep MOND and Newtonian gravity. We present robust estimates of the anomalous gravity gradients that LISA Pathfinder should be exposed to, based on MONDian effects as derived from the Tensor-Vector-Scalar (TeVeS) theory. The spacecraft speed and spatial scale of the MOND signal combine in a way that the spectral signature of the signal falls precisely into LISA Pathfinder’s measurement bandwidth. We find that if the gravity gradiometer on-board the spacecraft achieves its currently predicted sensitivity, these anomalous gradients could not just be detected, but measured in some detail.     

载人深空探测任务航天医学工程问题研究

航天医学工程问题关系到载人深空探测任务中的人员生存及健康。文章从人员长期生存的生命保障、变重力生理效应及防护、地外环境效应与防护、人员生理健康监测与维护、人员心理健康等方面的问题入手,分析了问题产生的原因及解决的必要性,并提出了解决思路,为后续深入开展相关关键技术的攻关提供参考。最后,以载人月球基地任务为案例,提出了生命保障、变重力防护、辐射及月尘防护、生理及心理健康监测及维护等问题的解决方案。     

载人登月绕月自由返回轨道与窗口精确快速设计

针对载人登月任务背景及工程约束,提出一种轨道与窗口一体化设计方法。通过两次坐标转化,将自由返回轨道设计参数解耦为近月点独立变量。在双二体假设下,通过4段二体轨道拼接完成自由返回轨道初值快速搜索及匹配近地停泊轨道(LEO)面的月窗口,其结果作为下一步采用序列二次规划（SQP）迭代求解高精度动力学模型轨道参数的初值,在该条精确轨道近月点时刻90 min邻域内产生可以匹配LEO地月转移入轨相位的零窗口轨道。算例表明,该流程能够精确快速地完成具有复杂任务背景及苛刻工程要求的载人登月绕月自由返回轨道与窗口设计问题。     

模拟月尘制备及其物理和力学性质研究

在地球上进行的大量与月尘力学性质和机械性质相关的试验研究中,通常采用模拟月尘代替真实月尘。本研究制备了一种适用于月球探测工程试验的模拟月尘,制备工序依次为原材料选取、颗粒粗加工、颗粒精加工、颗粒级配、颗粒混合及预处理。该模拟月尘的颗粒粒径分布、颗粒相对密度、干密度、孔隙比、内聚力和内摩擦角等物理和力学性能参数经分析与国外典型模拟月尘相关参数相近,证明其可应用于月球探测工程试验。     

月面巡视探测器外场试验方法

首先对以Apollo月球车、MER火星车为代表的国外巡视探测器的研制试验进行调研,对它们的外场试验目的、试验工况的设置、外场选址的技术考虑进行了分析总结,认为外场试验对巡视探测器工作过程、遥操作过程的综合验证具有重要的意义,在实现对巡视探测器移动、导航能力考核的同时,还可以验证地面系统,训练操作人员;然后结合月面巡视探测器的任务特点,对其外场试验的目的和内容、外场选址要求、试验工况等进行研究;最后介绍了外场试验方法及任务规划试验、过夜停靠点试验、短距离移动探测试验、任务过程综合演练等4类试验的结果。     

Gamma astrometric measurement experiment (GAME) – Science case

We report here on the science case of a concept for a satellite orbiting at 1 AU from the Sun and using a baffled Fizeau interferometer to look as close as possible to its limb. This configuration, and the need for looking nearby the Sun, is required for the main scientific driver of the mission, namely the measure of the γ parameter of the Parameterized Post-Newtonian formulation to the 10⁻⁶–10⁻⁷ level at least. This would lead to an accurate test of the General Theory of Relativity against other alternative theories of gravity, and set stringent constraints on some of the most significant issues of Astrophysics like those involving exotic forms of dark matter and dark energy. Exploiting the possibilities offered by the observation strategy, it is also possible to target other interesting scientific goals. One is, again, in the realm of General Relativity and aims at measuring the light deflection nearby the Giant Planets to detect asymmetric effects induced by their quadrupoles, predicted by GR but never measured so far. Others can be found in the observation of selected extrasolar systems where, e.g., the astrometric and photometric capabilities of GAME will help to improve on the knowledge of the brown-dwarf regime and on the search for exo-planets with the transit method, respectively.     

月面模拟环境的SIFT特征提取与匹配方法

为了满足月面巡视探测器的自主导航要求.使用一种新的基于尺度不变的特征点提取和匹配算法.首先根据尺度不变特征变换方法从图像中提取关键点作为特征点,然后进行左右双目图像的特征点匹配和视差的恢复.与传统特征算法相比,可以提高对不同光照环境图像匹配的鲁棒性和匹配精度.在模拟试验场的双目视觉图像匹配中,仿真实验取得较好的效果.     

新型月地空间运输平台概念设计

随着宇航技术的不断发展,月球探索将成为人类的重要活动,地月之间的旅行将变得越来越频繁.但是,目前探索月球的太空旅行费用相当高昂.提出了一种旨在降低地月往返运输成本的新型空间投射-拦截平台概念.它是空间绳系系统、储能系统和空间站系统概念的有机结合.利用该系统有望将现有空间探索能耗水平降低至少一个数量级.阐述了这种新系统的优势及可能遇到的关键技术问题,并初步分析了新系统的可行性.     

星表移动探测机器人研究现状综述

星表移动探测机器人是多学科、高新技术的结晶,用于非结构化环境中的星球表面探测,能有效减轻人类工作强度、保护人身安全以及代替人类完成恶劣环境下的科研探测工作,有着巨大的经济和社会效益。本文对已发射的探测器进行了统计,系统梳理了成功着陆月球、火星的探测机器人的技术参数、结构与机构组成等,综合对比了各国在星表移动探测机器人研制方面的技术状态。结合国内外的研究现状和成果,重点针对星表移动探测机器人移动系统的研究进行了梳理,将星表移动探测机器人从运动形式上划分为轮式、腿式、履带式及其他类型4种形式,对每类机器人的研究进展、技术参数、结构与机构形式、运动形态等进行了系统回顾和详细分析。结合星表移动探测机器人面临的探测任务及发展方向,对星表移动探测机器人未来发展趋势进行了展望。