中国宇航学会深空探测技术专业委员会会刊

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基于VLBI的高精度定位
郭丽, 张宇, 李金岭, 王广利, 郑为民
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200021
摘要(27)
摘要:
基于甚长基线干涉测量技术(Very Long Base Interferometer,VLBI)的时延、时延率以及USB(United S-band)/UXB(United X-band)的测距特点,采用联合统计定位及月面高程约束策略,实现了高精度的探测器的实时单点定位和准实时联合统计定位,且实时单点定位不受力学约束能够快速准确地给出三维位置信息,最终实现在轨控弧段和探测器被月球捕获阶段的轨道根数的实时监测。在“嫦娥3号”月面着陆器定位中,获得月面位置好于100 m的外符合精度。在特殊的轨道阶段,采用△DOR差分技术,VLBI探测器近月捕获制动及“嫦娥4号”中继星变轨进入地月L2平动点的Halo轨道等特殊阶段,实时快速地给出6个瞬时轨道根数,为工程提供重要参考。
面向太阳系边际探测的多天体借力目标选择方法
曹知远, 李翔宇, 乔栋
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200068
摘要(28)
摘要:
太阳系边际探测将增进人类对太阳系形成与演化的认知,是未来深空探测的重要方向。由于太阳系边际距离地球遥远,探测所需轨道能量大,利用多天体借力飞行是实现太阳系边际探测的必然选择。研究了面向太阳系边际探测的多天体借力目标选择问题。给出了两种多天体借力动力学模型,并评估了两种模型各自的优势。基于太阳系边际探测的约束与目标处理方法,提出了一种结合两种多天体借力模型的逐步多层嵌套优化方法,并给出设计步骤,实现不同任务约束下太阳系边际探测多天体借力转移轨道优化设计。以2030—2040年针对太阳系鼻尖与尾部探测为例,给出了最优多天体轨道飞行序列排序,验证了所提方法的有效性。仿真结果表明,针对太阳系鼻尖的最优多天体借力序列为地球–金星–地球–地球–木星–土星–太阳系边际鼻尖,而针对太阳系尾部的最优序列为地球–金星–地球–地球–木星–海王星–太阳系边际尾部,研究可以为我国未来太阳系边际探测目标选择与任务规划提供参考。
从地球磁层到外日球层及以远区域探测
宗秋刚, 任杰, 何建森, 王玲华
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200063
摘要(47)
摘要:
在太阳系中,地球、水星、木星、土星、天王星和海王星以及多颗行星的卫星,拥有由太阳风与这些天体的内在磁场相互作用形成的磁层结构。主要根据现有的探测器得到的数据,介绍了太阳风与星际介质的相互作用、能量中性原子分布和拾起粒子相对空间密度变情况、异常宇宙线的形成机制、日球层可能的形状变化。给出了中国太阳系边际探测计划,设计两个相反方向的探测器,一个向日球层鼻尖方向飞行,对太阳系边际及其邻近空间开展全面的探测;另一个探测器向相反方向飞行,填补日球层尾部边界探测的空白。对日球层的空间环境的认识可为探测器的设计提供参考。
同位素温差电池用高效热电转换材料与器件研究进展
柏胜强, 廖锦城, 夏绪贵, 陈立东
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200062
摘要(32)
摘要:
同位素温差电池(Radioisotope Thermoelectric Generator,RTG)自20世纪60年代以来在深空探测领域获得长期应用。综述了同位素温差电池的主要特点和关键技术,介绍了高效热电转换材料与器件最新研究进展,结合未来深空探测需求,提出同位素温差电池用热电转换材料与器件技术的发展思路。
太阳系边际探测任务的科学载荷配置研究
张爱兵, 李晖, 孔令高, 张珅毅, 付利平, 薛洪波, 杨建峰, 何志平, 王玲华, 李延伟
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200060
摘要(85)
摘要:
针对我国目前正在论证的太阳系边际探测任务的科学目标,提出了科学载荷配置建议,包括场、粒子和光学3大类共10台载荷,给出了载荷的性能指标需求及重量和功耗等工程需求。各载荷的方案兼顾指标先进性和研制周期紧迫性,集中了国内多个单位的技术优势,具有较好的技术基础和继承性。针对该超远距离探测任务,提出了载荷小型化和低功耗、高可靠和长寿命、科学数据处理和压缩等共性关键技术及初步解决方案。载荷配置主要立足国内,同时结合已有的国际合作基础,国际合作将会发挥更大作用。
太阳系边际的能量粒子探测
王玲华, 宗秋刚, 任杰
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200061
摘要(12)
摘要:
太阳系能量粒子的起源、加速及传播一直是物理学和空间物理学的重要前沿课题。太阳系边际探测将为研究这一前沿课题提供至关重要的信息。在太阳系边际区域,源自太阳系的能量粒子主要分为两类:太阳风超热粒子和能量中性原子(Energetic Neutral Atoms,ENA)。这些能量粒子对太阳系边际的形态和动力学过程会有很强的调制作用。但是,现在仍然缺乏对太阳风超热粒子的高精度就位探测和对太阳系边际的高精度ENA成像这些关键观测手段。基于STEREO卫星上的STE仪器对太阳风超热粒子的高精度探测和对地球磁层的高精度ENA探测,建议采用低能量阈值的新一代半导体探测器,结合已成熟的调制狭缝成像系统,以实现对太阳系边际(和顺访行星的磁层)的高精度ENA成像和对太阳风超热粒子的高精度就位探测。这些高精度观测将会为认识太阳系与星际介质之间相互作用的动力学演化和太阳系能量粒子的起源、加速及传播这些前沿课题提供关键信息。
太阳系边际探测项目的科学问题
王赤, 李晖, 郭孝城, 徐欣峰
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200058
摘要(19)
摘要:
太阳系边际是保护人类家园的太阳系最外层的篱笆。尽管在1977已发射的“旅行者1号”(Voyager 1)和“旅行者2号”(Voyager 2)近年来已陆续抵达太阳系边际,但由于所携带载荷性能的限制,仍然留下一些悬而未决的重大科学问题。因此,太阳系边际乃至更远的星际空间还有待更有效的就位探测,一个专门的太阳系边际探测计划蕴含着巨大的科学价值。介绍了太阳系边际的定义和主要探测要素,总结了国内外太阳系边际探测的现状,包括已实施和正在论证的太阳系边际探测任务的科学目标、科学载荷配置,梳理了未来太阳系边际探测过程中关于日球物理、星际空间物理和太阳系演化方面的一些重大科学问题,并对我国未来太阳系边际自主探测任务科学目标的制定进行了展望。
The Exploration of Neptune:A Noble Gas and Volatile Perspective
SMITH Thomas, HE  Huaiyu, LIU Ranran
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200057
摘要(18)
摘要:
Most of the probes visiting other bodies in our Solar system only focused, due to technical shortcomings, on the exploration of the closer planets and planetary bodies and/or their natural satellites, i.e. Mercury, Venus, the Moon, Mars, and Jupiter, the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, or the 25143 Itokawa near-Earth asteroid. At present time, no specific missions to one of the two ice giants of our Solar System, Uranus and Neptune, has been planned. Our knowledge of Uranus and Neptune is, therefore, so far restricted to the data which have been collected during the flyby of the Voyager 2 mission, in January 1986 and August 1989, respectively, and to observations with the Hubble Space Telescope and the Keck Telescope. Ice giants are, in our galaxy, thought to be much more abundant than gas giant planets such as Jupiter or Saturn, therefore a better knowledge of ice giants is essential for our understanding of exoplanet candidates. Among other scientific goals, the atmospheric composition of ice giants, with a particular emphasis on their noble gas and volatile distribution, is of great significance, and can constrain models about their formation and evolution. In this review, we report, in a first part, the volatile inventories and the measurements in the planetary bodies of our Solar System; in a second part, we will discuss the scientific background about the concentration, distribution, and evolution of noble gases and volatiles in Uranus and Neptune, and finally describe a possible scenario of a future interstellar probe visiting one of the two ice giants as well as the feasibility of such a space mission, in term of payloads selection and mission profile. We will as well briefly evoke the possibility of using an ion trap mass spectrometer, a potential payload for the ice giant atmospheric exploration, onboard a Chinese interstellar mission to the outer Solar system.
外日球层的宽能段离子及其与湍动的耦合作用
何建森, 林荣, 崔博, 王玲华, 宗秋刚
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200064
摘要(56)
摘要:
围绕“日球层太阳风及其与侵入星际风的作用”这个主题,从目前认知、前沿问题、探测建议等3方面展开论述。日球层中的离子包括:原初太阳风离子、源于星际风的拾起离子、超热离子。其中拾起离子和超热离子有来自局地星际质侵入流的贡献。深空飞船探测到双模态遍布日球层:日球层内边界、太阳风、行星际湍动、超热离子能谱等都存在双模态特征。前沿问题有3个方面:①从未到达的领域,即黄道面里的日球层尾部以及高纬的外日球层;②曾经到达的领域,但是没有探测的物理量,例如外日球层中的拾起离子;③曾经到达并探测,但是形成机制不明,例如超热离子的幂律谱及其双模态。针对上述前沿问题,本文提出如下的建议:①设计不同的飞行路径,朝向不同的方位进行探测;②携带宽能段的离子谱仪器包涵盖原初太阳风等离子体、拾起离子和超热离子;③搭载高灵敏度磁强计测量外日球层的可压缩磁湍动。
外日球层激波事件的一维磁流体力学数值模拟
郭孝城, 周昱成, 王赤, 李晖
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200059
摘要(11)
摘要:
“旅行者1号”在2012年8月穿越日球层顶后连续探测到了星际磁场的局地突然变化,通常被认为对应于激波事件,且为太阳风事件向外传播后形成的大尺度结构与日球层顶相互作用的产物。但由于观测的限制,日球层内的太阳风大尺度结构与星际空间的激波事件的对应关系尚未明确。通过一个包含太阳风等离子体和星际中性原子的双流体磁流体力学数值模型检验了这种对应关系。在距日1 AU的内边界输入2010—2017年分别位于不同经度上的OMNI,STEREO A和STEREO B的太阳风观测数据,研究了这期间太阳风与星际中性原子电荷交换后在外日球层区的传播和演化,并与“旅行者1号”和“旅行者2号”的观测数据做对比。结果表明,“旅行者1号”探测的星际空间激波事件与“旅行者2号”探测到的日球层鞘区内的压力脉冲事件具有明显的关联。
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.2096-9287.2020.20190227002
摘要(58)
摘要:
太阳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,其主要观测特征是具有快速频率漂移特征的射电Ⅲ型爆。主要介绍了国际上在空间甚低频波段(<30 MHz)太阳射电Ⅲ型爆的主要观测设备和研究进展,包括具备高时间–频率分辨能力的空间和月基甚低频频谱仪等,对存在的主要问题进行了详细讨论,系统分析了空间甚低频射电探测器观测数据在太阳射电Ⅲ型爆研究方面的主要科学目标和应用前景。
基于贝叶斯理论的小子样运载火箭可靠性评估技术
宋征宇, 方志耕, 赫武乐, 孙云柯, 王召, 李彩霞, 刘思峰
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200005
摘要(1)
摘要:
针对“长征八号”(CZ-8)运载火箭技术先进、研制成本高、可靠性鉴定试验实施难度大的情况,提出一种基于贝叶斯理论的小子样可靠性评估技术。根据贝叶斯定理,充分利用验前信息及试验数据,对常见寿命分布类型单元的贝叶斯可靠性评定模型进行了构建与推导,具体包括Weibull、二项、指数3种不同寿命分布类型的部件,给出了相应可靠性评估参数的数值计算方法;结合数据预处理、贝叶斯可靠度估计模型构建与计算等步骤,归纳了数据处理、先验分布构建等工作的几种方法,并对基于贝叶斯理论的小子样可靠性评估流程进行了总结;最后,选取运载火箭系统中3种不同类型的设备进行可靠性评估。研究结果表明:所提出的方法能够充分利用既有信息,对可靠性的评定结果要优于经典方法。
行星低频射电爆发的空间探测进展
平劲松, 王明远, 张墨, 陈林杰, 董亮, 武宇翔
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200016
摘要(1)
摘要:
在低频电磁波频带,部分行星类天体不仅存在热辐射,还存在非热的爆发辐射。其中代表性的非热辐射是行星极光射电辐射爆发,包括行星千米波爆发、木星百米波爆发及十米波爆发。人类对太阳系的这些爆发已经开展了数十年的地面和空间探测,这些探测方法可以作为遥感手段拓展用于对木星磁场及其内部构造的探测。然而,关于行星射电爆发及其变化特性和机理尚未得到完全揭示,还有许多待解之谜。太阳系外其它行星系统极可能发生类似木星的的低频射电爆发。随着空间探测技术的发展,射电天文学领域在低频波段的观测能力延展覆盖到了千米、十千米波长的电磁波。未来在空间采用大型低频射电阵列有可能在揭示行星爆发机理和探测系外行星方面做出贡献。已实施的“嫦娥四号”月球探测任务携带的低频射电探测设备,作为探路者有机会在地球和木星射电爆发探测方面进行探索,获得数据并积累更多的经验。
垂直着陆过程推进剂流动行为特性及影响分析
尕永婧, 王浩苏, 张青松, 徐珊姝, 吴义田
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200012
摘要(1)
摘要:
可回收技术是实现运载火箭可重复使用的关键技术之一,采用垂直着陆的方式实现子级回收是当前研究的热点和难点,而运载火箭在起飞和垂直着陆过程中,对贮箱内推进剂的管理有较高的要求。首先调研分析了运载火箭回收技术的国内外研究现状及趋势,然后采用FLOW 3D数值模拟的方法,研究了运载器垂直着陆过程中,贮箱内推进剂的流动行为特性;并对部分发动机在关机时刻的横向过载与轴向过载变化对箱内推进剂流体行为特性的影响进行了研究分析。结果表明:轴向过载变化一定的情况下,箱内推进剂的晃动幅值与横向干扰幅值相关,并且在部分发动机关机或其他轴向力突然减小的情况下,推进剂晃幅会被大幅放大。据本文研究结论,建议运载器在垂直起降过程中尽量保证飞行姿态,避免出现大幅横向干扰。
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.2096-9287.2020.20191021001
摘要(85)
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。
火星车系统动力学建模与仿真分析
潘冬, 李德伦, 袁宝峰, 贾阳, 王瑞, 张泽洲
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200032
摘要(17)
摘要:
针对火星地形环境地面无法真实模拟,火星车功能性能地面验证不充分,尤其针对中国火星车采用主动悬架式移动系统,缺乏在轨使用经验的问题,建立了真实的火星车系统动力学模型。通过数学仿真手段对火星车不同地形下移动性能与策略进行了全面验证,仿真结果表明:通过车体升降和抬轮行走可有效提升火星车通过性能及故障容错能力,给出了地形环境、行走步态等对火星车性能的量化影响,结果可为中国火星车在轨应用以及故障处置提供参考。
火星车机构集成控制系统设计与实现
周东, 徐晓伟, 贾阳, 郭坚, 李珂, 朱玛, 张红军
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200033
摘要(8)
摘要:
航天器伺服机构一般采取分散控制的方法,通过地面遥操作进行控制和监视。为实现整车移动、悬架调整、通信天线指向、太阳翼对日定向、桅杆转动等多种功能,火星车配备了众多的电机和传感器。传统设计方式无法满足火星车集成化、自主化、容错控制的要求。制定了火星车机构集成控制系统的整体架构,并开展了优化设计。采用硬件资源复用、计算资源复用等策略实现了集成化设计目标;从运动规划、控制运算等多方面实现了自主管理功能;通过故障检测与应急处置、降级运行等功能满足了容错控制的设计需求。通过火星车机构控制系统的应用,在满足多项约束的前提下各项指标达到了最优,同时验证了设计方法的正确性和合理性。对功能复杂、约束严格的探测器机构控制系统具有一定的参考价值。
无人星球车非几何障碍感知研究进展
张天翼, 彭松, 田鹤
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200034
摘要(22)
摘要:
提升星球车的环境感知能力是提高系统智能性、自主性的前提,非几何障碍感知是其中关键的一环。通过回顾星球车非几何障碍感知发展历程,梳理出非几何障碍感知内容分为当前障碍估测和前方障碍预测两大类;对障碍估测和障碍预测涉及到的沉陷量估测、滑移率估测、星壤参数在线识别、地形分类等国内外研究现状进行了介绍和评述分析,总结得出:未来非几何障碍识别研究应多关注轮地力学模型优化、多源信息融合感知和人工智能技术应用;对基于星壤参数识别的滑移预测方法进行了阐述。
中国首次火星探测任务火星车有效载荷定标试验
张宝明, 朱岩, 王连国, 杨建峰, 周斌, 徐卫明, 孙树全, 蔡治国, 徐欣锋, 杜庆国
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200043
摘要(14)
摘要:
我国首次火星探测任务火星车配置了多光谱相机、火星车次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪等科学探测有效载荷。为保证在轨获得科学数据的有效性,有效载荷完成了地面定标试验,确定仪器的性能指标,获取在轨科学数据定量化应用必需的定标系数。介绍了有效载荷的定标试验项目、方法和结果。试验结果表明,各仪器性能指标具有良好的一致性、稳定性,为实现科学探测目标奠定了坚实基础。
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:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200041
摘要(190)
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。
火星车图像压缩存储系统与关键算法设计
徐勇, 贾阳, 郭坚, 赵蕾, 朱剑冰, 王翠莲, 范延芳, 佟玲
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200035
摘要(22)
摘要:
面向火星车的图像数据存储、压缩和传输任务进行分析,提出设计需求与关键设计特征,开展系统设计与关键软硬件架构、图像压缩核心算法与传输协议设计;设计并实现了火星车图像存储与压缩传输系统,其中实现了基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的多相机分区并行图像文件系统、基于数据信号处理(Digital Signal Processing,DSP)实现了“自适应首1游程编码算法”,以及图像码流打包与控制软件;在型号研制中实现了多相机数据存储管理、图像压缩比灵活控制、质量渐进式传输、感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)编码、抗误码扩散和图像缩略图生成下传等功能,满足我国首次火星探测任务可靠、高效、灵活的图像应用需求。
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.2096-9287.2020.20200042
摘要(178)
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。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。
星球车技术发展综述
贾阳, 孙泽洲, 郑旸, 李海飞, 陶灼, 张天翼, 田鹤
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200031
摘要(39)
摘要:
在深空探测任务中,巡视探测是一种重要的探测形式。作为一种能够在固态星球表面移动,完成探测、采样、运载等任务的航天器,星球车具有扩大星球表面精细探测范围、克服着陆精度影响、降低航天员工作负荷等多种作用。对月球车、火星车等星球车的技术发展进行回顾,重点介绍了中国星球车移动技术、导航与控制技术、自主与智能技术、热控制技术、地面试验验证技术、遥操作技术等发展的情况,并对星球车技术发展趋势进行了分析。
Seed and Vegetative Propagation of Plants in Microgravity
Elizabeth Kordyum, Olena Hedukha, Olga Artemeko, Galyna Ivanenko
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20191113001
摘要(34)
摘要:
A short review of the available data on plant development, seed-to-seed, and next generations, and formation of generative and vegetative organs in real and simulated microgravity is presented. It is emphasized the timeliness of the emergence of plant space reproductive biology and its importance for progress in space agriculture that is necessary for future human exploration of space.
火星车低密度纳米气凝胶隔热材料制备及性能研究
艾素芬, 向艳超, 雷尧飞, 薛淑艳, 沈宇新, 殷雷, 刘佳, 陈维强
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200036
摘要(245)
摘要:
火星存在平均压力约600 Pa的CO2气体环境,以及最低温度约–123 ℃的温度环境,超轻质、高效隔热材料是火星车热控系统的关键性材料,保证内部电子元器件正常工作。气凝胶材料是目前大气环境下导热系数最低的固体材料,是火星车最佳的保温隔热材料方案。针对我国火星车应用需求,研制了密度小于30 kg/m3的低密度纳米气凝胶隔热材料,研究了低密度气凝胶的制备、复合材料的制备、超临界CO2干燥以及低密度气凝胶复合材料机加等制备过程,并表征了材料的热物理性能、真空挥发性以及热循环、热真空等空间热环境下的性能,表明低密度纳米气凝胶隔热材料在火星环境下具有良好的结构稳定性和隔热性能稳定性,可满足空间探测的应用需求。该材料具有良好的机加性能和优异的隔热性能,它的火星大气下室温导热系数为0.006 6 W/(m·K),实现了在我国火星车上的工程应用。
Prospects of Yacon (Polymnia Sohchifolia Poepp. & Endl) Using for Astronauts Life Support
Lidiya Mishchenko, Olga Molodchenkova, Alina Dunich, Ivan Mishchenko, Anna Dashchenko
当前状态:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20191111001
摘要(44)
摘要:
During long-term manned space flights, biological life support systems are required, so food becomes an instrument of paramount importance. Plants are an accessible source of biologically active compounds. Antioxidant deficiency decreases the body's functional activity. Vegetable foods, including non-traditional and medicinal crops, are the main and most affordable source of antioxidants for humans. Yacon (Polymnia sonchifolia Poepp. & Endl.) is one of the most promising introductory species for Ukraine, and has recently started growing as a vegetable crop in our country. The leaves of this plant contain high concentrations of flavonoids, chlorogenic, coffee acids, selenium, vitamins, minerals in, which gives it strong antioxidant properties. It is shown that Yacon root tubers have a high content of sugars, most of which are fructosans (over 60%). Most of the fructosans and sugars are in root tubers grown in the Kyiv region. The amount of HCA based on chlorogenic acid is up to 4.5% DW in the tops of Yacon leaves in the Poltava region. Its content is the largest in root tubers (2.3%) of plants grown in Kyiv region (stem reproduction). The biochemical composition of different parts of Yacon has proved that it is promising for the diverse and healthy nutrition of astronauts for their life support in long-term space missions.
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:  doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20190411002
摘要(253)
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,并基于部分空间甚低频设备的观测数据,在不同条件下对算法进行了仿真,同时针对“嫦娥4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。
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2020年第7卷第4期目录
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专题:甚长基线干涉技术 (主持人:洪晓瑜 研究员,中国科学院 上海天文台)
VLBI技术研究进展及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
2020, 7(4): 321-331.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200030
摘要(235) HTML(78) PDF 655KB(62)
摘要:
我国探月工程将具有测距、测速能力的统一S波段(United S-Band,USB)测控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。简要回顾了VLBI技术的发展,重点介绍了VLBI技术在我国探月工程的应用,总结在工程应用中的关键技术,分析了VLBI在探测任务中的重要作用。VLBI测轨分系统圆满完成了“嫦娥1号”“嫦娥2号”“嫦娥3号”“嫦娥4号”探测器以及“嫦娥5号”试验飞行器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。
“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
2020, 7(4): 332-339.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200026
摘要(282) HTML(165) PDF 1517KB(45)
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波段双差分单向测距(Delta Differential One-way Ranging,ΔDOR)测量技术,自主研制的S波段ΔDOR观测数据处理系统在探测器任务期间,首次实现了甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,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月球定轨和月面定位技术及其应用
黄勇, 李培佳, 胡小工
2020, 7(4): 340-346.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200022
摘要(83) HTML(25) PDF 439KB(31)
摘要:
从“嫦娥1号”任务开始,中国月球探测器就使用地基测距测速和甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)联合测轨模式,实现对月球探测器的精密测定轨。对VLBI在中国月球探测定轨定位中的应用进行系统性介绍,分析得出:测量精度从10 ns左右提高到优于1 ns;在探测器定轨和着陆器/巡视器月面定位中,VLBI数据在提高定轨定位精度方面发挥了重要作用,“嫦娥3号”(Chang'E-3,CE-3)环月段定轨精度可达20 m,着陆器定位精度优于100 m,同波束VLBI技术是巡视器相对定位的唯一地面测量手段,CE-3巡视器相对定位精度在1~2 m。
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
2020, 7(4): 347-353.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200029
摘要(213) HTML(106) PDF 969KB(30)
摘要:
高灵敏度致冷接收机是提升我国探月工程VLBI测轨精度的关键设备。我国自主研发的S/X致冷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、超导滤波器等核心技术,实现了S/X双频信号的同时同目标高灵敏度接收。介绍了接收机系统设计及分部件研制情况,并对接收机噪声和系统噪声进行了实测。结果表明,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,很好地完成了我国探月工程VLBI测轨任务。
实时VLBI处理机技术
郑为民, 张娟, 徐志骏, 刘磊, 童力, 张秀忠
2020, 7(4): 354-361.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200027
摘要(198) HTML(70) PDF 793KB(18)
摘要:
实时处理机是探月工程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测定轨的总实时数据速率达到了512 Mbps。
基于GNSS加密网的VLBI电离层时延修正方法
周伟莉, 宋淑丽, 李培佳, 张志斌, 黄超, 黄勇, 王广利
2020, 7(4): 362-370.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200056
摘要(60) HTML(14) PDF 1128KB(21)
摘要:
基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)反演的电离层模型是甚长基线干涉(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)网(Chinese VLBI Network,CVN)电离层时延修正的有效方法。由于国际GNSS服务组织(International GNSS Services,IGS)跟踪网在中国区域较稀疏,针对探月工程高精度需求,提出了加密GNSS跟踪网的处理策略,构建了全球电离层精修正模型(ShangHai Astronomical Observatory,SHAO),并与欧洲定轨中心发布的全球电离层修正模型(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)作对比。结果表明:在电离层平静期,采用两种模型计算的CVN站电离层时延相对均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)最大1.23 ns;在电离层活跃期,CVN站的电离层时延RMSE最大达16.80 ns。在电离层处于活跃期时,基于SHAO模型的VLBI定轨残差相比CODE模型在S1波段由6.07 ns提高到3.33 ns,S2波段由9.10 ns提高到7.07 ns,X0波段由0.70 ns 提高到0.60 ns。
论文
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
2020, 7(4): 371-383.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190708001
摘要(486) HTML(210) PDF 1974KB(114)
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。
多器联合月球极区探测通信系统设计
刘适, 李炯卉
2020, 7(4): 384-390.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191029001
摘要(81) HTML(41) PDF 531KB(31)
摘要:
通信系统是月球极区探测器的重要组成部分之一。月面极区着陆器通信条件相对于低纬度地区探测有较大的差异,通信系统设计需结合月面极区软着陆探测任务实际,针对其任务的特点和需求开展相关设计工作。对多器联合月球极区探测通信开展任务分析,分析了通信系统架构、通信环境条件和数据量等任务需求,并设计了月球极区通信系统链路架构。该方案基于一套由月球中继通信网络和月面通信网络组成的链路构架,通过异构链路互为备份、多中心节点等方式实现了系统的可靠性与可扩展,兼顾了系统内的资源优化配置,可为未来月球极区探测通信技术工程实施提供指导。
一种适应多目标轨道的运载火箭弹道制导设计方法
王颖, 唐明亮, 郝钏钏, 朱亮聪, 冯继航
2020, 7(4): 391-398.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200038
摘要(53) HTML(21) PDF 524KB(19)
摘要:
随着人类探索太空的步伐愈加深入,利用多星组网进行深空探测的多目标轨道发射任务越来越多,针对性地提出一种适应多目标轨道要求的运载火箭弹道制导设计方法。创新性地提出只设计一条理论弹道,对其它目标轨道采用卫星入轨点位置不变的假设,根据不同的轨道要求生成对应的制导终端参数,利用迭代制导实现入轨。仿真结果表明,该方法能极大减少传统弹道制导设计的计算量,对运载能力影响较小,对多目标轨道任务适应性强,易于工程实现。该方法也适用于目标轨道临时微调的情况,进一步提高运载火箭进入深空探测的能力。
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
2020, 7(4): 399-406.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200052
摘要(274) HTML(112) PDF 1189KB(24)
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。
宽范围输入输出离子电推进屏栅电源的设计
陈昶文, 武荣
2020, 7(4): 407-416.   doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200051
摘要(186) HTML(104) PDF 1310KB(8)
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。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电应力高和磁性元器件加工困难等问题;采用BUCK或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。

2014年创刊 双月刊

主 管: 工业和信息化部

主 办:
北京理工大学
中国宇航学会深空探测技术专业委员会

主 编:吴伟仁

ISSN 2095-7777CN 10-1707/V

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