空间介质充放电研究现状及展望

空间环境与航天器介质材料相互作用引起的介质充放电现象是威胁航天器安全运行的重要因素之一.尤其是随着航天器工作电压的提高,该问题尤为突出,严重制约了高电压、大功率航天器的发展.本文综述了国内外空间介质充放电领域的研究现状、存在的问题及未来发展.首先,介绍了空间介质充放电现象及其危害,当前我国航天器发展对空间介质的工程需求;分析了空间介质充放电发展历程及新时期深空探测、国际空间站的发展对空间介质的新要求和挑战.其次,从介质充放电机理、放电抑制措施、数值计算和计算机仿真等方面,总结了介质表面充放电和介质深层充放电的研究现状和存在问题.再次,介绍了空间介质充放电试验与材料特性的研究热点问题.包括:电子辐射下表面电位衰减与材料特性;电子辐射下介质内部空间电荷原位测量与材料特性;电子辐射下介质真空沿面闪络特性.最后,结合当前研究中存在的问题,展望了空间介质带电领域亟需解决的科学问题.     

宇航器件空间辐射效应研究面临的新问题

正空间辐射物理及应用是研究空间辐射环境生成与模拟、辐射测量、辐射效应与抗辐射加固等的科学,属于核科学、宇航电子学、材料等科学的交叉学科,是电子器件和系统抗辐射加固的基础,是航天器在轨长期可靠运行的关键技术,是核大国和航天大国研究的重点和热点.航天器工作在与地面完全不同的环境中,空间辐射对航天器的影响是必需考虑的问题.空间辐射损伤已经成为航天器故障的主要原因,约占在轨故障的45%.     

空间辐射物理及应用研究现状与挑战

空间辐射物理及应用主要研究航天器的辐射效应及提高其可靠运行能力的理论与关键技术,是涉及核科学与宇航电子学的交叉学科,主要包括空间辐射环境模拟、辐射测量、辐射效应与加固等.空间辐射损伤是影响航天器在轨长期可靠运行的重要因素之一,随着微电子和航天技术的发展,空间辐射物理研究面临许多新的挑战.本文围绕空间辐射环境研究与模拟、辐射测量技术、辐射效应机理、电子元器件与系统抗辐射加固技术等方面,深入分析国内外研究现状、热点及面临的挑战,梳理急需解决的关键基础问题,提出我国空间辐射物理及应用研究发展建议.     

新型航天器

日前,美国国家航空宇宙航行局(NASA)计划建造新型航天器,并于2010年取代现有航天飞机。 NASA宇宙太空站和航天飞机的负责人认为,对于近期和未来宇航事业的发展,航天飞行器的维修和更新是至关重要的。宇航飞机在过去22年     

手掌上的航天器

美国科学家预言,未来替人类执行空间使命的航天飞行器有可能缩小到能放进一个人的手掌里。这种微型航天器上安装的全部科学仪器并在一起也许只有火柴盒那么大,推动这种航天器的火箭不是今天使用的庞大而笨重的化学燃料火箭,而是一种轻型的离子发动机。 这种微型航天器由于发射成本低廉,因而可以频繁地被发射上天,有时候甚至可以一次把好几个微型航天器送上空间,让它们共同执行一项使命。 美国宇航局局长丹尼尔·戈尔丁已向美国喷气推进实验室的科学家们提出了要求,要他们为下个世纪的人类空间探索提出一个符合“多快好省”的构想。美国宇航局的     

空间碎片监测移除前沿技术与系统发展

空间碎片是人类航天活动产生的太空垃圾.随着航天活动的日益频繁,空间碎片数量快速增加,已经对人类空间资产安全构成了严重威胁,是全世界面临的重大挑战.开展空间碎片主动移除是国际社会的共识,是构建人类命运共同体的重要内容之一,对保障国家空间资产安全、维护国家安全和利益、确保国际外空事务主导地位和太空话语权、塑立航天大国责任和形象、引领高新科技创新发展、促进生成新兴太空经济和产业模式等具有十分重大的意义.本文深入分析了空间碎片环境现状及演化趋势,系统评述了空间碎片监测与移除研究国内外现状与发展趋势,梳理了涉及的关键技术和科学问题.围绕我国太空安全、空间事业可持续发展等重大需求,分析了我国空间碎片监测与移除存在的问题与差距.提出了空间碎片环境治理概念、技术体系构成和以空间碎片"精准监测、高效移除、有效防护"为技术核心,形成功能齐备、性能先进、高效率、低成本、常态化、商业化、国际化的空间碎片环境治理业务能力为目标的系统工程发展建议.     

封面说明

正随着航天活动的日益频繁,空间碎片数量急剧增长,空间碰撞事件频发,航天器屡遭撞击失效.空间碎片已经对人类空间资产安全构成了现实威胁,使人类空间活动的长期可持续发展面临挑战.迄今,空间碎片总的质量达到了7400吨,其中,尺度在1 cm以上的空间碎片数量已超过70万个,且年增长     

新知短信

天神拥吻中国天宫一号目标飞行器与神舟八号飞船顺利完成首次交会对接,中国载人航天首次空间交会对接取得圆满成功。空间飞行器交会对接技术是载人航天的一项基本技术,完成交会对接试验,突破和掌握这项技术是载人航天发展不可逾越     

对我国发展复合材料和复合材料力学的一些看法

新型复合材料和复合材料力学是近代科学技术中两门互相依赖、彼此促进的新学科。初接触它们的人,既不要对它们望而生畏,不敢插手,也不要认为它们不过是各向异性材料而已,予以忽视。新型复合材料有它的优越性和实用性,复合材料力学有它的复杂性和特殊性。在我国四化建设中,它们占有特别重要的地位,非发展不可,我敢断言,如果没有把它们解决好,就设计不出第一流的飞行器来。     

一再延时建成的国际空间站

2011年9月27日，长征二号F—T1火箭从酒泉卫星发射中心顺利升空，一举把天宫一号目标飞行器送入太空预定轨道，标志着我国航天器空间交会对接飞行试验拉开了序幕。在今后两年里．它将先后与神舟八号、神州几号和神州十号三艘飞船分别对接，初步建立长期无人在轨运行、短期有人照料的载人空间试验平台，为研制和建设空间站积累经验。面对这一航天动态，人们不禁要问：空间站的建设究竟是一种怎样的情况呢？为此，有必要介绍一下国际空间站的建造简况。     

天神拥吻

中国天宫一号目标飞行器与神舟八号飞船顺利完成首次交会对接．中国载人航天首次空间交会对接取得圆满成功。空间飞行器交会对接技术是载人航天的一项基本技术．完成交会对接试验．突破和掌握这项技术是载人航天发展不可逾越的一个重要阶段。天宫一号和神舟八号在太空顺利地实现了首次交会对接，     

高超声速空气动力学研究进展与趋势

高超声速空气动力学是空气动力学研究的前沿,它随着现代高超声速飞行器的发展需求而发展.未来高超声速空气动力学的发展趋势可大致概括为:重视物理建模、预测的精细化;重视实用的高性能计算、海量信息的提取和理解;重视飞行器与流动的非定常、非线性的耦合运动及控制研究;重视多目标/多学科优化设计、发展新的交缘学科.建议学科重点发展方向为:高温气体、化学非平衡效应与材料耦合响应的物理建模;临近空间飞行器跨流域复杂非平衡绕流问题的数值模拟;高速飞行器动稳定性与控制;实用高性能计算方法与海量信息的提取;气动数据不确定度与多目标优化;多物理场耦合、多尺度数值模拟方法.     

空间电源进展

空间电源系统,是人造卫星、宇宙飞船和星际站等航天器的关键分系统之一。它的作用极其重要,犹如人体的心脏。空间电源通过其特有的物理变化或化学变化,输出电能,供给航天飞行器的其他分系统使用。因此,空间电源的好坏是决定飞行成败的关键因素之一。如美国“阿波罗-13”载人宇宙飞船由于燃料电池的氧容器爆炸,导致“阿波罗-13”整个飞行失败。     

改进的牛顿万有引力公式

一、前　言　　在牛顿力学体系之中 ,万有引力公式是一个非常重要的公式 .在天文、航空、航天、地质、石油等领域中 ,许多现象都与引力或重力有关 .例如当计算卫星和火箭等飞行器的运动时 ,就要应用万有引力公式 .　　自从牛顿提出万有引力公式以来 ,已经出现一些改进的公式 .例如有人曾对平方反比定律提出质疑 ,认为万有引力公式中的ｒ2 项应改为ｒ2 Ｅ,Ｅ为一小量 .还有人认为公式中的引力常数Ｇ应随时间而变化 ,等等 .这些改进的公式有的依据不足 ,有的过于复杂不便应用 ,而且这些公式对水星近日点进动问题及光线近日偏折问题也不能给出…     

中国将在海南建第四个航天发射场

在海南文昌东海岸，中国将建造第四个航天发射场，以满足新一代大型无毒、无污染运载火箭和新型航天器发射任务的需要。发射场是火箭登天的“起点站”。现在全世界约有16个航天发射场分布在8个国家，中国占3个。酒泉航天发射场是中国第一个发射场，主要承担低轨道和返回式卫星以及载人航天工程的发射任务；第二个是太原航天发射场，     

高分辨率相机交付嫦娥二号

作为我国对月球实施无人探测的第二阶段任务,嫦娥二号卫星预计在2011年前发射.在"中国空间科学学会第七次学术年会"新闻发布会上,中国科学院院士、载人航天工程空间应用系统总设计师、学会理事长顾逸东表示,我国最新研制的具有更高分辨率拍摄功能的新型光学相机目前已经交付测试使用,将为嫦娥二号成功实现"落月"提供更可靠的技术保障.     

等离子驱动微小碎片加速器机理及运行参数

毫米以下尺寸微小碎片在近地空间存在数量大, 对航天器暴露材料的长期累积侵蚀作用成为影响航天器寿命和可靠性的重要因素, 在航天器的空间环境适应性设计中必须予以考虑. 为了模拟研究空间微小碎片对航天器材料的撞击效应, 研制了等离子体驱动的微小碎片加速器. 本文对加速器的核心过程—— 等离子体的加速、压缩进而形成超高速等离子体射流的物理过程建立了物理模型, 并进行了计算以及与实验结果的对比分析, 揭示了加速过程的物理机制, 为加速器的优化设计提供了依据. 同时, 通过一系列实验研究, 确定了加速器运行的最佳工作参数, 并初步获得了加速器的加速能力范围.     

对地观测大数据处理:挑战与思考

通过航天航空飞行器搭载的传感器对地球进行观测可以获得地球全面而系统的信息.随着空间信息技术的高速发展,对地观测领域步入了大数据时代.在分析对地观测数据处理与服务的全流程及其算法的基础上,总结出"大数据时代"对地观测数据处理面临的挑战——"数据密集型计算"问题,并指出解决这一问题应该在系统平台、处理算法和服务模式3个方面开展创新性的研究工作.     

页岩气储层改造的体破裂理论与技术构想

中国页岩气可采储量居世界第一位,但是中国页岩气开发面临气藏赋存条件复杂、地质构造运动剧烈、储层渗透性极低、气藏富集区水资源匮乏等一系列难题,迫切需要创新页岩储层改造的理论和方法,探索适合中国页岩气高效开发的非常规理论与技术.本文简要分析了目前储层压裂改造的主要方法、原理及面临的难题和挑战,提出了储层改造的体破裂理论及技术构想.定义体破裂是三维岩体在载荷作用下,内部孔隙、层理裂隙及人工裂隙互相作用、充分发展和贯穿、并形成新的三维裂隙网络系统这一完整力学过程,是岩体大尺度、多裂隙、高强度的破坏和能量释放的过程.指出页岩三维断裂形态和扩展机理、人工裂隙与结构裂隙相互作用、缝网形态和演化、实现高度体破裂的载荷类型、方式与介质以及真实三维断裂过程的可视化与计算模拟新技术等构建了体破裂力学理论的研究框架.基于早期实验室以及现场实验的探索,提出和分析了实现体破裂的新技术及有待研究的关键科学问题和技术难点.     

土木工程材料自愈合行为的若干力学问题与研究进展

为适应未来基础设施和工业化建造需求,如何改变传统土木工程结构和材料组成,打造全新的具有智能能力的基础设施,已经成为新的研究热点.工程结构的抗损坏能力直接影响国家的社会成本和经济效益.为了减少维修养护费用、提升结构的服役寿命,一种可行的方案是建造能够进行损伤自我愈合的拟生命系统.近几年来,微胶囊、电沉积、感应加热、微生物自愈合等技术被应用于土木工程与道路工程中,有望提升工程结构的耐久性及稳定性,延长服役寿命.但是,为提升自愈合工程材料的使用性能、精准预估裂纹扩展轨迹、精确预测材料的使用寿命,需要进一步从机理上解释自愈合行为.本文首先总结了自愈合材料在土木工程中应用的发展历程及研究进展,随后从损伤力学和断裂力学角度出发,分析了在解释和预测自愈合行为时所面临的若干力学问题,并对现有考虑自愈合效应的本构模型及数值算法进行了梳理.为了进一步明确各内外因素对裂纹扩展-愈合的正负耦合效应,从力学角度提出了亟待解决的问题与挑战.