2018年空间科学热点回眸

 回顾了2018年全球空间科学重要研究进展、重大战略调整以及新发射的空间科学重要任务平台,盘点了“盖亚”绘制最新银河系地图,科学家首次确定银河系外高能中微子来源,火星勘测轨道器发现火星浅层地表之下的冰,“旅行者2号”飞出太阳系;美国密集出台航天新战略,俄罗斯公布月球计划路线图,国际空间探索协调组更新国际载人航天新战略;首个飞入日冕的帕克太阳探测器成果发射,人类首个月球背面探测器“嫦娥四号”顺利登月等重大科学事件。     

天宫一号与载人飞船组合体能源管理设计与验证

天宫一号和载人飞船构成组合体期间,载人飞船处于停靠状态,由天宫一号负责组合体能源管理.基于供电安全性和传输功率的要求,组合体进行了近端采样反馈电压控制的并网供电架构设计.经过仿真、地面测试和在轨飞行试验验证,表明天宫一号与载人飞船组合体供电并网设计正确,为载人空间站工程各组合体间供电并网设计提供了有力保证.     

一种挠性动力学模型解耦及局部迭代方法

带有大型帆板、大量推进剂的航天器挠性模态阶数可以达到上百阶,其挠性动力学要实现毫秒级周期迭代运算,需要高性能的计算机.基于挠性模态ij和星体转动(w)解耦、局部迭代等措施避免迭代误差导致挠性动力学运算发散,解耦后的挠性动力学模型参数K1,K2,I-1等可以离线计算,从而减小了迭代计算量,降低了对计算机的性能要求,且易于工程实现.仿真验证了解耦及迭代运算方法的有效性,仿真结果表明计算速度可以提高约2个数量级.     

基于△DOR信号的高精度VLBI技术

在嫦娥二号（CE-2）工程中，我国首次开展了X波段ADOR测量实验，获取了ADOR信号的VLBI时延数据，并用于精密定轨．本文给出了CE-2中ADOR信号的VLBI测量与数据处理方法，结合我国VLBI测量系统对时延数据进行了误差分析及精密定轨分析．结果表明：ADOR信号的VLBI时延精度优于0．5ns，比利用S波段信标的测量精度提高约一个数量级．本研究成果为后续的月球及深空探测高精度测定轨提供了重要的技术手段．     

GPSNISNAV integrated relative navigation and attitude determination system for ultra-close spacecraft formation flying

For the improvement of accuracy and better fault-tolerant performance, a global position system (GPS)/vision navigation (VISNAV) integrated relative navigation and attitude determination approach is presented for ultra-close spacecraft formation flying. Onboard GPS and VISNAV system are adopted and a federal Kalman filter architecture is used for the total navigation system design. Simulation results indicate that the integrated system can provide a total improvement of relative navigation and attitude estimation performance in accuracy and fault-tolerance.     

科学卫星有效载荷EGSE平台的研究与应用

为提高科学卫星有效载荷地面测试的准确性和效率,分析了国内外现有卫星地面电测系统平台及其应用,设计并实现了一个基于CCSDS 660.0标准的通用EGSE综合开发平台.基于该平台分别设计并实现了空间用CCD相机的性能定标和星上科学数据处理单元(DPU)的功能验证实验.结果表明,该平台具有很好的通用性与可扩展性,能够适应载荷的子单元、子系统以及系统的测试配置要求.为国内EGSE通用平台的研制及科学卫星有效载荷EGSE平台化开发提供了参考.     

基于补偿和不可替代因素合成的人因可靠性分析方法

在安全性要求比较高的环境中, 关键操作失误可能会导致灾难的发生, 因此, 评估关键操作的人因可靠性不仅能为系统灾难评估提供依据, 而且有助于改善关键操作人员的训练水平及工作环境. 本文从因素分解及合成的角度研究人因可靠性, 定义补偿和不可替代因素, 创建补偿和不可替代因素状态合成(composition of states of irreplaceable and compensation factors, CSICF)方法. 针对航天器发射工作流程特点, 分析航天器发射人因可靠性因素空间和特性, 构建航天器发射人因可靠性评估模型, 并通过一个模拟实例说明了基于CSICF 的人因可靠性分析方法的可行性.     

航天器交汇对接电位控制研究与航天器电位监测

 低轨航天器间的电位差异是航天器交汇对接面临的一个重大安全问题,分析了低轨航天器在电离层等离子体中的充电机制,并给出了等效物理电路模型。在此基础上分析了国际太空站的主动电位控制原理和方法,并针对航天器交汇对接中的电位控制问题给出了2种新的解决方案。最后,提出了航天器交汇对接中的电位监测方案,即由朗缪尔探针和表面电位探测器组成航天器电位监测包。     

载人航天器回收着陆半实物仿真系统研究

介绍了载人航天器回收着陆半实物仿真系统的需求、设计方案和框架结构。针对回收程控装置工作的特点和载人航天器回收过程的动力学特性,在面向对象的基础上建立了由指令和时间触发的分阶段的物伞系统整个飞行过程的动力学模型。与其他降落伞软件系统相比,该系统为国内外首次搭建的物伞系统整个飞行过程的半实物仿真软件。     

采用Kagome夹心板的航天器仪器安装板振动控制

为了实现航天器仪器安装板的振动控制,建立了采用Kagome夹心板制作的仪器安装板的有限元模型,并选用一种圆柱形黏弹性阻尼器,通过Biot模型建立了该阻尼器的有限元模型;计算了各阶模态中Kagome平面桁架的模态应变能在结构总模态应变能中所占的比例,将其作为模态可控度,再结合给定载荷情况下的模态位移来确定需要控制的模态,由此提出了一种利用模态应变能比来控制多模态振动的阻尼器布置方案.特征值分析及时域响应数值模拟表明,该阻尼器布置方案只需使用很少数量的阻尼器,便可以显著增加较宽频带内所有模态的阻尼比,而且对于其他模态的振动也有一定的抑制作用.