中国宇航学会深空探测技术专业委员会会刊

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深空探测生物再生生命保障系统研究进展和发展趋势
刘红, 姚智恺, 付玉明
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191021001
摘要(0)
摘要:
生物再生生命保障系统是月球基地、载人登陆火星和火星基地等长时间、远距离的载人航天活动的关键技术之一。梳理了生物再生生命保障系统的理论与技术体系,综述了自20世纪60年代至今,俄罗斯、美国、欧洲、日本、中国等国家与组织在该领域从生物单元到系统集成研究,再到有人密闭实验的研究进展,以及微型水生生物系统的空间实验的尝试。提出了生物再生生命保障系统的发展路径,指出小型陆生生态系统的空间实验是将该项技术真正应用于太空所需的关键环节,分析了该项技术未来发展趋势及其地面应用前景。
空间甚低频太阳射电Ⅲ型爆研究进展
谭宝林, 谭程明, 黄静, 陈林杰
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190227002
摘要(139)
摘要:
太阳耀斑和日冕物质抛射是太阳系所发生的最猛烈的爆发事件,能向行星际空间释放出三大类扰动源:强烈的电磁波辐射增强、抛出大量磁化等离子体云团、发射巨量的非热高能粒子流。它们在行星际空间产生剧烈扰动,传播到近地空间时,将触发一系列灾害性空间天气事件,严重干扰各种高技术系统的安全运行。其中,与太阳活动密切相关的非热高能粒子流是产生灾害性空间天气事件最主要的驱动源之一。太阳非热高能粒子流的主要观测特征便是具有快速频率漂移特征的射电Ⅲ型爆。但是,当它们传播到超过太阳表面以上5~10倍太阳半径的行星际空间以后,由于等离子体密度非常稀薄,辐射频率降低到大约30 MHz以下的空间甚低频波段(SVLF),这时地基望远镜已经无法给出有效探测和追踪。空间或月基甚低频太阳射电探测器可以对频率为0.1~80 MHz的射电辐射信号进行频谱观测,在该频段发现的射电Ⅲ型爆能有效探测和跟踪非热高能粒子流在广阔的行星际空间中的传播和演变特征,为灾害性空间天气事件预报提供直接依据。主要介绍了国际上在空间甚低频波段太阳射电Ⅲ型爆的观测和研究进展和存在的主要问题,并讨论了空间甚低频射电探测器的观测数据在太阳射电Ⅲ型爆研究方面的主要科学目标和前景。
Adaptive Control for Space Greenhouse Light Assembly
Yu. Berkovich, A. Buryak, O. Ochkov, O. Perevedentsev, S. Smolyanina
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191108001
摘要(1)
摘要:
To date, Light Emitting Diodes-based (LED) illuminators are widely used for plants lighting in greenhouses in addition to natural light, as well as in plant factories without natural light. Optimization of artificial lighting parameters, such as the daily light integral and the ratios of different spectral components, can significantly reduce the cost of crop production in light culture including Space Greenhouses (SG) in Biological Life Support Systems (BLSS). However, the optimization of LED lighting systems is so far limited by the lack of information about the physiological effects caused by narrow-band radiation, as well as the complexity of the mathematical description of plant crops reactions to the changes of LED lighting parameters. In conditions of artificial illumination, crop producers usually strive to establish an optimal light regime that is constant throughout the whole growing season. However, there is experimental data on changes in the requirements for the illumination regime of crops with increasing age of plants. A promising approach to improving the parameters of crops LED lighting is the adaptive method of search engine optimization using biological feedback. The Adaptive Lighting System (ALS) is described on the basis of illuminator with red and white LEDs built at the Institute for Biomedical Problems (Moscow, Russia) for Chinese cabbage cultivation. The adaptive control procedure implements a continuous automatic search for current lighting parameters that provide optimal plant growth characteristics in real time. ALS includes a closed growth chamber with Light Assembly (LA) based on red and white LEDs, equipped with a Gas CO2 Analyzer (GA). The Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD) from each type of LEDs can be controlled independently from each other according to the program in the MicroProcessor (MP). Periodically, infrared GA measures the decrease in CO2 concentration inside the growth chamber caused by Visible Photosynthesis (VF) of the crop. MP receives a signal from the GA output and calculates the photosynthesis rate of the crop, as well as the value of the lighting quality functional at the current time. Then the program compares the obtained values of the optimization criterion at the current moment and at the previous step and calculates the direction of the gradient according to picked algorithm and the new values of the LED supply currents, leading to a change in the value of the optimization criterion in the right direction. Further, the power supply unit realizes the currents of LED chains of each type and LA changes the plant lighting mode. As a criterion for the lighting quality in SG we used the minimum specific value of the Equivalent System Mass (ESM), which depends on the plants lighting regime. The cost coefficients of the unit of SG planting area equivalent mass and the unit of electric power consumed by SG significantly depend both on the spacecraft design and on the space expedition scenario. According to the literature, the equivalent system mass estimates depending on the light flux density and the crop light efficiency have been calculated in a spacecraft for the space expedition scenario at a long-term use lunar base with a crew of 4. To search for the current optimal lighting parameters during the plant growth, gradient and simplex algorithms were used. As optimization factors, the integral PPFD incident on the crop at the shoot tips level and the ratio of red and white light flux densities (factors X1 and X2, respectively) were used. Factor X1 was regulated in the range from 200 μmol/(m2·s) to 700 μmol/(m2·s), and factor X2 was from 0 to 1.5. The effectiveness of ALS was evaluated by comparing ESM when using ALS or the best constant LED lighting from comparison experiment. Adaptive optimization of Chinese cabbage crop lighting from the 14th to 24th day of vegetation according to the minimum ESM criterion (1) for the lunar base expedition led to a 14.9% saving in the SG equivalent mass. Similar systems with other optimization criterion can be use for terrestrial plant factories.
火星探测任务着陆区选址和地质分析
王越, 王彪, 王汛, 潘辰安, 姚佩雯, 李晨帆, 李勃
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190708001
摘要(278)
摘要:
以火星地形、影像数据和火星地质单元图为基础,综合工程条件约束和科学意义,选择我国火星探测任务的优先着陆区并进行地质背景研究。基于火星表面地形数据提取预选着陆区的地形因子(包括坡度和粗糙度),并结合着陆区的地面承重能力和高程纬度条件选出符合工程约束条件的区域;基于生命和地质两个研究重点,选取具有相应科学意义的地区作为优先着陆区,共选出了8个优先着陆区,其中a、b优先着陆区位于克里斯平原,c~g优先着陆区位于伊希地平原,h优先着陆区位于尼本席斯平原;对选出的区域进行地质背景研究,评定各个区域作为最终着陆区的优先程度,其中e~g 3个着陆区因为其地形平坦、位于地质单元交界处且探测到含水矿物分布,因此被作为优先度最高的火星预选着陆区。
基于空间矢量天线的太阳低频射电爆发探测研究
陈林杰, 颜毅华, 谭宝林
当前状态:
摘要(135)
摘要:
目前已有空间探测器对太阳的甚低频射电爆发进行的探测主要是频谱观测,且仅覆盖甚低频频段中的很小一部分,针对太阳低频射电爆发的成像观测仍然是空白。基于空间矢量天线的特性,它可以实现对空间来波信号的达波方向进行估计。利用它可以对太阳低频射电爆发(包括Ⅱ型和Ⅲ型暴)进行空间定位和一定的成像观测。本研究针对空间(甚)低频射电探测器对太阳射电爆发的探测,提出了利用三极子矢量天线对太阳爆发进行定位的算法,并基于一些空间甚低频设备的观测数据对算法在不同条件下进行了仿真,同时针对嫦娥四号上的甚低频射电探测器(同样采用了三极子矢量天线),分析了其探测太阳低频射电爆发的能力。结果表明:当信号的信噪比达到10 dB以上时,矢量天线可以实现度量级的定位精度,并进一步分析了空间低频探测器探测太阳低频射电爆发的能力。
“嫦娥4号”高精度VLBI测轨技术
王广利, 洪晓瑜, 刘庆会, 李斌, 马军, 苏彦, 郝龙飞
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200026
摘要(140)
摘要:
“嫦娥4号”在国际上首次实现了月球背面软着陆和巡视勘察。“嫦娥4号”中继星任务中首次创新性使用S波段ΔDOR测量技术,自主研制了S波段ΔDOR观测数据处理系统;探测器任务期间,首次实现了VLBI系统分时快速转换观测中继星和探测器;利用天马射电望远镜对中继星天线进行了在轨指向标定。深入分析了VLBI需要解决的主要技术问题,提出了具体的解决措施,通过重点对中继星、探测器实时任务期间的测量结果的分析,得出这些技术手段对任务目标的完成具有重要作用。
VLBI技术在中国探月工程的应用
洪晓瑜, 张秀忠, 郑为民, 王广利, 刘庆会, 王娜, 张洪波, 汪敏, 舒逢春
当前状态:
摘要(56)
摘要:
我国探月工程将具有测距、测速能力的统一S波段测控(United S-Band,USB)系统和具有高精度测角能力的甚长基线干涉(Very Long Base Interferometry,VLBI)技术系统地结合起来,承担对月球探测器测轨和定轨任务。简要回顾VLBI技术发展,主要介绍了VLBI技术在我国探月工程的应用,总结和分析了在工程应用中的关键技术。VLBI测轨分系统圆满完成了月球探测的测定轨和定位任务,也为后续的月球及行星探测奠定了坚实的基础。
实时VLBI处理机技术
郑为民, 张娟, 徐志骏, 刘磊, 童力, 张秀忠
当前状态:
摘要(97)
摘要:
实时相关处理机是探月工程VLBI测轨分系统数据处理中心的核心设备。软件处理机是自主开发的实时并行信号处理软件,运行于CPU+GPU结构的高性能集群服务器平台。硬件处理机是基于大规模FPGA器件研制的专用高速信号处理机。它们均采用FX型结构,具备数据实时接收、解码、相关处理、相位校正信号提取、实时监视等功能。当探测器预报时延模型精度不够时,处理机系统加入了可通过特殊的条纹搜索功能,现场实时自主重构高精度时延模型,引导处理机完成探测器信号相关处理。经过工程验证,月球探测器VLBI测定轨的实时数据速率达到了512 Mbps。
空间甚低频太阳II型射电暴研究进展
高冠男, 汪敏, 董亮, 郭少杰
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190222001
摘要(93)
摘要:
耀斑和日冕物质抛射(Solar flares and coronal Mass Ejections,CME)是产生灾害性空间天气的源扰动。II型射电暴是CME驱动的激波在日冕和行星际空间中运动引起电磁波辐射的结果。以研究太阳物理和空间天气预警预报为背景,对II型射电暴特别是甚低频II型射电暴的频谱特征以及物理成因进行分析,认为甚低频II型射电暴不但可以用于估计CME激波的运动速度、诊断日冕磁场等物理参数,还可以为空间天气预警预报方面提供参考。研究结果可以为空间甚低频射电观测设备的科学研究及应用方面提供有益的参考。
CZ-8:长征火箭系列商业化与智慧化的先行者
宋征宇, 吴义田, 徐珊姝, 陈晓飞, 肖耘
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200009
摘要(269)
摘要:
综述了CZ-8运载火箭的最新研究成果。CZ-8运载火箭充分继承了在役和新一代运载火箭的研制成果,以发射太阳同步轨道(700 ~1 000 km)卫星为主,并兼顾近地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)和地球同步转移轨道(Geostationary Transfer Orbit,GTO)。CZ-8设计有组合型和融合型两种配置,可面向多种任务,尤其针对商业发射市场,在快捷制造、系统集成、快响发射、自主无人值守、简化对发射场要求等方面开展了大量创新性的实践,显著提升了竞争力。应对未来智慧火箭的目标,开展了上升段应对推力下降故障的动态轨迹规划、起飞漂移主动控制、发射窗口自主修正等自主技术的研究和应用;针对重复使用的需求,采用集束式回收方案进行关键技术攻关和验证,按照分步发展的策略,在大型轻质着陆机构、自主制导方法等方面取得了阶段性的进展。上述创新最终将CZ-8努力打造成为性价比高、易用性好、安全性高的新一代中型主力火箭。
太阳电池阵火星环境发电建模仿真
石海平, 陈燕, 贾阳, 屈严, 刘治钢, 王文强, 彭松
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200042
摘要(105)
摘要:
火星表面环境与近地空间环境有很大的不同,火星表面太阳电池阵发电受光照强度、火星尘、温度、太阳散射等因素影响,具有较大的复杂性。文章在调研国内外研究及探测成果的基础上,通过试验与建模计算相结合的方式,提出了一种火星表面太阳电池阵发电计算建模方法,建立了相应的仿真计算模型,应用于中国首次火星探测任务太阳电池阵设计及发电功率预算,成为整器能量平衡分析及设计的依据。该计算建模方法可为后续火星探测及其它深空探测任务提供参考。
Shenk深空天线组阵的空间功率合成特性分析
张旭旺, 王文灿, 马文起, 陈少卿, 刘友永
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200052
摘要(134)
摘要:
深空天线组阵是实现极远距离深空探测和通信的重要手段之一。基于天线组阵的信号模型,深入研究了深空天线组阵的空间功率合成特性,分析了各天线信号的时延及相位补偿误差对空间功率合成性能的影响,并研究了天线组阵的阵型对栅瓣位置及幅度特征的影响。仿真试验结果表明:均匀分布方形天线组阵的栅瓣分布均匀且幅度较大,随着天线组阵非均匀分布程度的增加,栅瓣会变得散乱分布且幅度降低,但主瓣的变化并不明显。圆形天线组阵的栅瓣分布比较散乱,而L形天线组阵的主瓣和栅瓣均为椭圆形。为深空天线组阵系统的设计提供了一定的参考。
VLBI测轨的S/X致冷接收机技术
李斌, 仲伟业, 王生旺, 张立军, 梁世光
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200029
摘要(115)
摘要:
高灵敏度致冷接收机关键设备,其低噪声放大器等核心前级器件工作在15 K温度环境中里,等效噪声温度相比传统常温设备降低一个量级,可以大幅度提升射电望远镜的接收灵敏度。接收机采用了双频馈源网络、致冷极化器、HEMT(High Electron Mobility Transistor)致冷低噪声放大器、超导滤波器等核心关键技术,实现了S/X双频信号的同时同目标高灵敏度接收。S波段接收机频带2.19~2.3 GHz,接收机噪声温度8 K,天顶方向系统噪声温度53 K,X波段接收机频带8.2~9.0 GHz,接收机噪声温度13 K,天顶方向系统噪声温度32 K,完成了VLBI测轨任务。
宽范围输入输出离子电推进屏栅电源的设计
陈昶文, 武荣
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200051
摘要(138)
摘要:
深空探测器离子电推进系统电源处理单元(Power Processing Unit,PPU)需要适应宽范围电压输入、宽范围电压输出和宽范围功率输出,造成PPU的元器件应力增加、体积重量增加和效率降低。本文针对我国小天体探测器离子电推进PPU中核心模块屏栅电源输入电压60~110 V、输出电压420~1 260 V、输出电流0.3~2.1 A的指标需求,从功率模块分解、软开关拓扑选择、单级功率变换器拓扑设计和两级功率变换器拓扑设计方面研究了屏栅电源的设计,提出了在效率、体积和可靠性方面综合优化的方案,对屏栅单个功率模块的设计开展了实物验证。得出:采用优化的模块分解,将输出电压固定,能有效降低元器件应力、优化变换器工作点效率以及提高变换器的可靠性;移相全桥和全桥LLC在设计宽范围输入变换器时存在半导体功率元器件应力高、电容应力高和磁性元器件加工困难等问题;采用BUCK/BOOST + 全桥LLC的两级拓扑方案,能简化高压整流电路的应力,同时适应宽范围输入电压,是宽范围输入输出屏栅电源优选的方案。
火星车转移坡道机构展开策略分析与验证
鄢青青, 刘卫, 满剑锋, 朱玛, 周东, 刘学
当前状态:
摘要(121)
摘要:
针对有限的一套转移坡道机构,为实现火星车双向转移的需求,考虑其在轨可能出现的各种故障,在不更改原有机构的前提下,提出了一种双向可选的坡道机构自主展开策略,该策略的各项流程在坡道机构与数管软件的联试试验中得到逐一验证,各项遥测参数正常,执行时序正确,结果表明坡道机构自主展开策略执行有效、可靠性高,为火星车成功转移至火面提供有力保障。
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2020年第7卷第3期目录
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专题:月球极区探测 (主持人:张 熇 研究员,北京空间飞行器总体设计部)
月球极区探测的主要科学与技术问题研究
吴伟仁, 于登云, 王赤, 刘继忠, 唐玉华, 张熇, 邹永廖, 马继楠, 周国栋, 张哲, 卢亮亮
2020, 7(3): 223-231.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200113001
摘要(344) HTML(166) PDF 1074KB(63)
摘要:
月球极区探测是目前各航天大国竞相角逐的战略制高点。在简要总结国内外月球探测发展动态的基础上,研究分析了月球极区探测需关注的主要科学问题和需要突破的主要技术问题,旨在为我国后续开展极区探测提供参考。
月球南极探测着陆工程选址建议
张熇, 杜宇, 李飞, 张弘, 马继楠, 盛丽艳, 吴克
2020, 7(3): 232-240.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191003002
摘要(302) HTML(155) PDF 1661KB(54)
摘要:
目前人类已经成功实现了对月球中纬度地区的着陆探测,而对于月球极区的探测,尤其是在科学和工程上普遍认为探测意义重大的南极区域,尚属空白。对月球南极极区环境,包括温度、地形地貌、光照和测控等条件进行了初步分析。针对月球南极区域具有温度低、地形地貌复杂(撞击坑多、坡度较大)、太阳高度角低(南极点的太阳高度角在 ± 1.54°之间变化)且遮挡情况严重、对地不可见弧段较长等特点,提出了工程着陆选址的原则。着陆探测任务首先要选取合适的着陆区,不仅要满足科学目标需求,而且还应具备工程可实现性,尽可能地保证着陆安全,经过对撞击坑周围环境的比较讨论分析初步选择了4个区域(沙克尔顿撞击坑、霍沃思撞击坑、舒梅克撞击坑和坎布斯撞击坑),10个着陆点,可为未来工程实现提供参考。
月球极区水冰资源原位开发利用研究进展
王超, 张晓静, 姚伟
2020, 7(3): 241-247.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191029003
摘要(292) HTML(151) PDF 954KB(30)
摘要:
月球极区水冰资源开发利用是支撑基地建设和运行的重要手段之一。基于月球极区水冰资源的最新探测和数据分析结果,研究梳理了月球水冰资源的分布特征和存在形式,介绍了国内外月球极区水冰资源开发利用计划、实施方案和发展趋势,并详细介绍了提出的光热钻取一体化开发利用方案。并进行了地面水冰提取原理试验模型,开展了地面含水沙土的水提取试验。试验结果表明,该装置在含水率5 wt%的土壤中,能够达到30 g/ h以上的水提取速率和大约4 kg/ h/m3的水提取能力,以期应用于探月四期工程任务中。
月球极区探测轨道设计
周文艳, 高珊, 刘德成, 张相宇, 马继楠, 于登云
2020, 7(3): 248-254.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191109004
摘要(270) HTML(130) PDF 1069KB(22)
摘要:
月球后续探测工程要完成环月详查、中继以及月球极区着陆、巡视等任务,由于地面与月球南极通信条件较差,需要针对本次任务布置一颗中继星,建立满足任务需求的中继能力,完成着陆器和地面的通信。从中继轨道的选择、中继轨道与环月、着陆任务的配合等方面对月球极区探测轨道进行分析和设计,选择了周期12 h的环月大椭圆倾斜冻结轨道作为中继轨道,仿真结果表明,中继星可在轨道上运行10年不进行轨道维持,每圈轨道有三分之二的时间与月球南极通信,可为工程实施提供参考。
月面探测器圆形薄膜太阳翼展开动力学建模与分析
辛鹏飞, 吴跃民, 荣吉利, 危清清, 刘宾, 刘鑫
2020, 7(3): 255-263.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191128005
摘要(274) HTML(141) PDF 1572KB(22)
摘要:
美国公布的新一代月面着陆器搭载了圆形薄膜太阳翼,其具有展开/收拢比大、功率/质量比高的优点。针对该型太阳翼展开动力学建模与分析困难、月面重力环境下薄膜运动复杂、展开精度要求高的问题,以绝对节点坐标方法作为动力学建模的基础,搭建了圆形薄膜太阳翼展开动力学数值分析模型;采用基于贝塞尔曲线的关节空间转角轨迹设计太阳翼结构展开策略,以完成轨迹规划与跟踪;通过前馈–反馈联合控制完成太阳翼箱板结构的限位跟踪,提高展开位置精度,抑制结构残余振动。将该展开控制策略应用到圆形薄膜太阳翼展开动力学分析中,仿真结果表明,该展开控制策略能够顺利展开太阳翼结构,同时有效降低结构展开后的残余振动,展开精度高。
月球南极中继通信轨道仿真分析
熊亮, 张磊
2020, 7(3): 264-270.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191108006
摘要(272) HTML(137) PDF 875KB(30)
摘要:
月球南极地区是未来月球探测的热点地区,但其通信条件受限,要想实现月球南极地区的科学考察任务,需要采用月球中继通信的方式实现对月球南极地区科学考察任务的测控通信支持。对月球南极中继通信任务的需求、特点和约束条件进行了分析论述,并给出了月球南极中继通信可供选择的几种方案,椭圆环月轨道、平动点轨道,分析了几种方案的优点和缺点,进一步提出了双星方案,这一方案经过仿真分析可有效地提高对月球南极通信的连续覆盖能力,仿真结果表明,两颗卫星可实现对月球南极可见互补,及其对月面和月球附近飞行器的实时覆盖,可为未来“探月四期”月球南极探测工程通信实施提供参考。
基于粒子群优化的月球陨石坑探测轨迹规划
陈上上, 关轶峰, 于萍, 李骥, 张晓文
2020, 7(3): 271-277.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191031007
摘要(246) HTML(139) PDF 896KB(24)
摘要:
针对月球陨石坑探测问题,提出一种基于粒子群算法的在线轨迹规划方法。该方法首次把飞行轨迹划分为垂直上升段、程序转弯段、无动力滑行段、接近段、缓速下降段5个阶段,根据各段任务特点设计转段条件与控制量形式,在此基础之上使用解析与数值计算得到一种状态快速更新方法,通过选取3个优化参数和2项优化目标,考虑各种约束,采用粒子群算法在线优化得到参考轨迹。该方法不同于一般的轨迹规划,在无动力滑行段和接近段引入制导律,以提高规划效率。仿真结果表明,该方法运算速度快,生成的轨迹适应能力强,有利于提高探测器自主生存能力,非常适合月球陨石坑探测任务。
月球极区钻取采样技术
刘德赟, 张熇, 杨帅, 殷参, 张加波, 孙启臣, 赖小明
2020, 7(3): 278-289.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191101008
摘要(257) HTML(150) PDF 1643KB(25)
摘要:
我国正在积极开展针对月球南极的探月四期工程论证,将探索月球极区物质组成、资源分布及存在形式作为后续月球探测的重要科学目标,拟对月球极区开展采样原位探测和采样返回探测。由于月球极区特殊的环境特性,极有可能存在冻土形式的含水月壤或水冰,开展针对这类对象的采样技术研究将有力支撑未来月球探测任务的论证和实施,具有重大的工程意义。面向探月四期工程,在对极区采样作业环境、作业对象分析的基础上,对极区钻取采样关键技术进行了梳理提炼;针对月球南极永久阴影区原位探测和非永久阴影区采样返回两项任务需求,分别开展了钻取采样机具设计要素分析,对任务作业模式及采样机具提出了方案设计,并介绍了相关技术研究和产品研制的进展情况。
月球水冰探测
贾瑛卓, 覃朗, 徐琳, 马涛, 杨蔚, 惠鹤九, 严俊, 邹永廖
2020, 7(3): 290-296.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191108009
摘要(291) HTML(141) PDF 599KB(31)
摘要:
20世纪90年代以来,随着科学技术的发展,月球探测和研究的不断深入,月球极区永久阴影区存在水冰以及月球早期水的问题成为国际探测与研究的热点。在调研月球水(冰)的研究现状基础上,分析梳理了涉及月球水的关键科学问题,从不同空间维度、不同探测方式上,探讨性地分析并提出我国后续探月工程中水(冰)的科学任务、探测指标以及有效载荷配置方案及其功能要求,可为“探月四期”工程提供借鉴。
论文
航天器太阳光压面积影响因素仿真分析
韩意, 陈明, 段成林, 李翠兰
2020, 7(3): 297-303.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190808010
摘要(236) HTML(151) PDF 1206KB(12)
摘要:
太阳光压面积是深空探测航天器精密轨道确定和预报所需的关键参数,将直接影响定轨和轨道预报精度。采用一种基于目标特性的分析型光压面积计算方法,以球体、立方体、圆柱体和圆锥体作为目标开展仿真分析,假设目标表面分别为理想的完全漫反射、完全镜面反射和综合反射的三种材质,分析了当目标姿态角变化360°时,目标表面材料、尺寸和外形对目标整体光压面积的影响程度,通过比对仿真结果得到了影响因素的一般特点。可为深空探测航天器太阳光压建模分析与飞行器设计提供参考和借鉴。
一种可跳跃的月面移动机器人系统设计
李贺, 王禹, 杜小振, 曾庆良
2020, 7(3): 304-310.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191011011
摘要(226) HTML(148) PDF 797KB(28)
摘要:
月球是人类开展深空探测活动的重要场所,月球表面的探测工程已日益成为全球关注的项目。而月面移动机器人是探测工程的基础,是实现月球探测目标不可缺少的重要环节。由于月面地形复杂,分布着大量陨石坑和块状月岩,对月面机器人的移动能力提出了更高要求。提出了具有跳跃能力的月面移动机器人,可灵活自适应月球地形变化。该机器人采用常规行走、变形后行走及气动跳跃相结合的方式,实现在月球表面移动和越障的功能。在平地等规整地形移动时,运动方式与轮式机器人一致,运动效率高;在非规整地形时,它以异形轮的形态工作,可以跨越较为低矮的障碍;在遇到较大障碍物时,运用跳跃系统越过障碍,越障能力强,可为月面巡视探测任务的实施提供技术参考。
重型运载火箭扩张结构失效行为分析
赵威, 崔建伟, 张焘, 张维维, 刘国斌, 王敏
2020, 7(3): 311-318.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200325012
摘要(261) HTML(142) PDF 1056KB(24)
摘要:
针对某重型运载火箭发动机地面热试车时绝热扩张段外露段结构破坏的故障,进行了失效模式分析,并基于模态结果和功率谱密度实测数据,开展了动力学仿真计算。仿真结果表明:在高振动载荷作用下,与喷管壳体尾部交界处的绝热扩张段产生较高的交变应力。伴随着发动机持续的高温高压高速燃气流动与粒子冲刷,绝热扩张段材料性能降低,高应力部位处的内型面开始出现碳布脱落等非正常现象,壁厚不断减薄,最终导致该部位开裂进而引发绝热扩张段解体。根据上述故障定位,提出了延长喷管壳体的补强方案,以此增加了高振动载荷环境下绝热扩张段的结构完整性保持能力,并顺利通过地面热试车的验证考核,表明改进方案合理,措施有效。

2014年创刊 双月刊

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北京理工大学
中国宇航学会深空探测技术专业委员会

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