2021年国际空间站科研与应用进展

 回顾了2020年10月至2021年10月国际空间站在技术开发与验证、物理科学、生物学与生物技术、教育和文化活动、人体研究及地球与空间科学6个领域的科研与应用情况,分析了各领域的代表性新实验,盘点了这一时期取得的亮点研究成果。分析表明,2021年国际空间站继续开展大规模的科研与应用活动,美国、日本、欧洲和加拿大的航天机构在6大研究领域支持开展了313项实验,其中在国际空间站首次开展的新实验超过40%。同时,国际空间站正处于科研与应用产出高峰期,6大研究领域都持续产出新的亮点科研成果,例如微重力生物采矿表现更好、观测地球蓝色喷流等,吸引了全球科技界的广泛关注。     

拯救国际空间站的牙刷

<正>国际空间站上的一个总线切换元件失灵了,这个总线切换元件与其他三个元件一起承担着国际空间站电力供应的功能,一旦失灵不进行更换将威胁国际空间站的安全。为了保证空间站的安全运行,8月30日,两名宇航员走出空间站,实行太空行走设法安装一个新总线切换元件,但无功而返。他们发现设备固定孔内残留许多金属碎屑,无法用螺栓把空间站与总线切换元件紧紧固定在一起。虽然宇航员在太空     

中国空间站大规模多色测光与无缝光谱巡天的设想及其在暗能量研究领域的应用

大型巡天是今后数十年内国际天文学研究的重点方向,高精度大样本的巡天观测将极大地推动暗物质、暗能量、天体起源与演化等天文学和物理学的根本问题的研究.空间站的建设为我国空间天文的发展带来了不可多得的机遇.巡天观测与空间站运行模式相当匹配,而国际上尚未有大型的高分辨率光学与近紫外深度巡天计划,中国空间站正可以在此方向上实现突破,使我国在国际天文界的下一代大规模巡天工作中处于领先地位.本文阐述在空间站上开展大天区面积、高角分辨率、覆盖近紫外-光学-近红外波段的多色测光与无缝光谱巡天的设想,并讨论这个巡天在暗能量研究领域中的应用.     

建设中的国际空间站

北京时间2008年2月12日,经航天员太空行走,欧洲空间局研制的哥伦布太空试验舱被成功地对接在国际空间站上。该舱是被2月8日发射升空的美国阿特兰蒂斯号航天飞机送上太空的。2月10日航天飞机对接在国际空间站上,为12日太空行走的成功奠定了基础。此举标志着国际空间站的建设又获得了一次重大进展,并因此再次引起了人们对建站情况的关注。     

太空科研

零重力环境下,胰岛素蛋白晶体比在地球上大许多,更易观察和分析。也许能为治疗疾病寻求新途径。微重力使空间站成为世界上独一无二的科研基地。任何物体在国际空间站上的重量将只有其在地球上重量的百分之一。在地球上,一枚硬币从6英尺高度落下需半秒钟到达地面,而在空间站中,这一过程却需要10分钟。微乎其微的地球引力会导致一些奇异现象:胡萝卜会朝上生长成马蹄形;蜡烛的火苗看起来会呈蓝色的球形。美国宇航局的研究人员认为,在国际空间站内进行的基础科学研究可以揭示一些在地球上根本无法看到的过程,将会有助于研究出治疗疾病的新疗     

国际空间站有了“专职医生”

最近,法国科学家研制出一种远程医疗机器人,它将进入国际空间站服役,地球上的医疗人员将利用它对空间站上的工作人员进行远程医疗检查。这个称为“特瑞斯”的医用机器人,已经在地面进行了多次实验。在相距35千米的图尔市和洛什市的两家医     

要闻速递

国际国际空间站将首次迎来私营飞船2012年3月19日,美国太空探索技术公司表示将在4月30日向国际空间站发射一艘名为"龙"的货运飞船。如果一切顺利,这将是国际空间站首次迎来私营企业建造的太空飞船。太空探索技术公司说,这艘"龙"飞船将从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角升     

基于STK的空间站星载GPS接收机仿真分析

将GPS系统用于航天器的导航、定位和授时是目前的趋势。但是星载接收机的高速轨道运动特点有区别于地面用户。通过建立GPS星座与国际空间站的链路进行仿真分析。仿真结果表明GPS星座可以满足空间站的大于4颗卫星的信号可用性需求。     

太空实验的宠儿——果蝇

小小的果蝇在太空实验中扮演着重要的角色,成为科学实验的重要研究对象。目前,果蝇正在国际空间站参与太空飞行对航天员基因影响的研     

美俄宇航员同时在太空行走3小时

2月27日凌晨,国际空间站的两名美俄宇航员同时走出太空舱,使空间站暂时处于空舱状态。以前,宇航员在太空行走时,通常总会留下一人在站内,以备遇到紧急状况如舱门被关闭或电力失灵时,能有人照应。这是自国际空间站2000年11月有人进驻以来,宇航员们首次在站内无人留守的状态下进行太空行走,因此格外引人注目。     

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。     

城市地下空间开发利用中的生态保护

为总结城市地下空间开发利用中生态保护的规划设计要求,并为国家标准《城市地下空间规划规范》中生态保护章节的编制提供技术支撑,依托京沪高铁济南西客站片区核心地下空间规划,对地下空间开发利用生态保护进行了专题研究。在对济南市及其地下空间开发区域的环境现状进行详细调研的基础上,总结了与城市地下空间开发相关的城市生态系统的空间构成要素,结合案例分析了城市地下空间开发对城市生态系统的影响,包括对地质环境、地下水环境、大气环境、环境振动、植被的影响等。据此,进一步论述了京沪高铁济南西客站片区核心地下空间开发利用中生态保护的具体要求,包括地下水保护、大气环境治理、环境振动与噪音控制以及城市的绿化建设等具体措施。     

城市轨道交通客流加权复杂网络分析

本文以上海轨道交通网络为例,使用复杂网络理论构建拓扑网络并以断面客流为权重分析了节点强度、加权最短路径等指标及其分布规律,定量计算各个站点对于蓄意攻击的脆弱性,以鉴定对网络连通度影响最大的关键站点.仿真结果表明,上海轨道交通网络节点强度服从幂律分布,网络加权平均最短路径长度较大,连通性有待提高.面对蓄意攻击时,上海火车站、曹杨路和镇坪路作为关键节点对网络效率和网络最大连通子图的影响都较大,应在运营中加强保护.     

引领未来的科学计划

 制定、发布科学计划,对重要科学领域、重大前瞻问题的超前研判、提前部署、重点支持、集中研发具有重要的促进作用.本文遴选、报道国际组织、科技大国2013 年发布、启动的28 项重大科学计划.这28 项科学计划涉及航空航天、生命科学、地球环境、能源材料、综合研发5 个重要科技领域,分别是:①航空航天:"2013-2020 年俄罗斯航天行动"国家计划,中国"2013 年航天计划",英国"国家航天技术计划",日本新版"宇宙基本计划",美国"战略太空技术投资计划",印度"火星探测计划",韩国"2040 宇宙远景"计划,美国"小行星捕获计划","2013-2015 年俄罗斯航空工业发展计划",美国"XS-1 空天飞机计划";②生命科学:欧盟"人脑工程计划",美国"推进创新神经技术脑研究计划",世界卫生组织"2013-2020 年预防控制非传染性疾病行动计划";③地球环境:中国"天气研究计划(2013-2020 年)",中国"气候研究计划(2013-2020 年)",美国"北极研究5 年计划",中国"应用气象研究计划(2013-2020 年)",中国"综合气象观测研究计划(2013-2020 年)",日本"海洋基本计划(2013-2017)",中国"大气污染防治行动计划","国际海洋发现计划(2013-2023)";④能源材料:欧盟"石墨烯计划",美国"清洁能源制造计划";⑤综合研发:中国"循环经济发展战略及近期行动计划",韩国"第三次科学技术基本计划",法国"未来10 年投资计划(PIA)",中国"信息化和工业化深度融合专项行动计划(2013-2018)",欧盟"地平线2020".     

First scanning Fabry–Perot interferometer developed in China

A scanning Fabry–Perot interferometer (SFPI) was first developed and deployed at the Langfang near Space Environment Field Scientific Observation Station (39.38°N, 116.65°E) of the National Space Science Center, CAS. The instrument is designed to measure the mesospheric and thermospheric wind velocities using the atomic oxygen 557.7-nm and 630.0-nm emissions. Data from February 28 to March 3 and February 28 to March 15 in 2011 were chosen for case study and mean value study, respectively. The errors of the meridional and zonal winds are 6.5 and 7.5 m/s at 557.7-nm and at 630.0-nm, they are 7.1 and 6.6 m/s, respectively. During the whole experiment, the instrument has performed in good condition and provided high-quality data. The mean neutral wind data were consistent with that predicted by HWM07. Good agreement has been found in between the SFPI and a neighbor Meridian Project Fabry–Perot interferometer (MP FPI), with a corresponding coefficient (r ²) larger than 80 %. In general, the scanning FPI meets the design goal, and it is a useful ground-based instrument for measuring mesospheric and thermospheric winds at middle latitudes and is able to provide high-quality data for future scientific studies.     

基于WCDMA中的容量及覆盖的分析

以CDMA无线小区规划为基础，探讨解决地理位置上各个基站的空间无线信道在各小区上最大分配与由此产生的系统内及系统间的干扰之间的矛盾，以及一定的无线覆盖区内的信道数和最大限度的安装用户数之间的矛盾等核心问题。结合工程规划的理论和方法，分别对限制前向和反向信道的容量加以分析，初步解决了包括路径损耗预测、前反向覆盖预测前反向平衡等模块的算法建模。仿真分析结果表明，该算法能较大程度上克服移动用户接收端的干扰影响，满足用户所需的信干比要求。     

基于改进Tennant法的横溪水电站生态流量计算与生态调度

为减少引水式水电站引水发电导致下游河道出现减脱水河段的负面影响,以广东省韶关市乳源瑶族自治县的横溪水电站为例,运用水文比拟法计算径流量,同时应用改进Tennant法进行丰、平、枯水年的生态流量计算,并进行生态调度研究。结果表明:依据岳城站的水文资料,运用水文比拟法,能够较为准确地得到横溪水电站的流量;通过生态调度后,可使得横溪水电站不同来水年的过坝流量在满足生态流量的情况下发电效益最大。研究成果可为中小河流水电站的生态流量泄放管理提供决策参考。     

临近空间Ka频段信道建模

构建了一种临近空间Ka频段小区制覆盖的通信信道模型。首先,讨论了临近空间信道的几何特性,将通信覆盖区域根据不同仰角分为高仰角区、中仰角区和低仰角区;其次,分析了影响信道特性的5种因素:大气吸收衰减、对流层闪烁衰减、云雾衰减、降雨衰减以及地面反射体造成的多径效应,总结出降雨衰减和多径效应对临近空间Ka频段通信信道的影响要远大于其他3种因素;最后,分析了不同仰角情况下,地面反射体、雨衰对信道的影响,并且根据Ka频段静止卫星通信信道在各种天气条件下信号的概率分布参数,对临近空间Ka频段小区制覆盖的通信信道模型进行了仿真,分别给出了不同仰角区的误码率性能仿真曲线。对于临近空间通信平台的开发与研究具有指导意义。     

空间、力与社会

空间是社会文化现象不可或缺的基本因素而又有其特定性或其内在的逻辑。人类学的空间研究 ,不仅能提供我们对于人类学研究议题的新的着手点与探讨方式 ,而且有助于对空间本身能有新的认识和了解