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2017年  第4卷  第5期

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2017年第4卷第5期目录
专题:深空探测核动力技术 (主持人:李明 研究员,中国空间技术研究院)
空间核动力在深空探测中的应用及发展综述
朱安文, 刘磊, 马世俊, 李明
2017, 4(5): 397-404. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.001
摘要(2462) HTML (73) PDF 3418KB(1874)
摘要:

在概要介绍空间核动力发展历程的基础上,总结了同位素热/电源、核反应堆电源、核推进在深空探测领域的应用情况和相关发展情况,并讨论了空间核动力的安全问题。对未来空间核动力在深空探测中应用面临的技术问题进行了展望。

核动力深空探测器现状及发展研究
朱安文, 刘飞标, 杜辉, 马世俊
2017, 4(5): 405-416. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.002
摘要(2048) HTML (87) PDF 4909KB(1244)
摘要:

深空探测中,由于无法使用太阳能或者太阳能的利用效率太低,需要使用空间核电源。当前用于月球表面、火星表面、木星及以远的飞行任务中的核动力深空探测器,均利用的同位素核源衰变能,包括同位素热源用于温度控制和采用温差发电用于供电。研究中的深空探测核动力应用包括月球基地、载人火星飞行、无人探测、使用核反应堆裂变能等。空间裂变电源的反应堆包括液态金属冷却堆和气冷堆两种方式,前者支持温差、斯特林和布雷顿发电,后者支持布雷顿和磁流体发电。近期开始探索研究核聚变深空探测器。纵观核动力深空探测器的发展历程,同位素电源依然在深空探测中发挥着重要作用,大功率空间核电源结合电推进将成为未来深空探测的重要关注方向。

核热推进技术发展综述
解家春, 霍红磊, 苏著亭, 赵泽昊
2017, 4(5): 417-429. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.003
摘要(2306) HTML (135) PDF 1079KB(1476)
摘要:

核热推进具有比冲高、推力大,及工作时间长等特点,在载人深空探测、大型星际货物运输等方面有广阔的应用前景。介绍了美国和俄罗斯/前苏联的核热推进技术研发历程和技术发展状态,归纳总结了发展过程中呈现出的推力水平中等化、堆芯构成模块化、燃料元件高性能化、试验手段非核化和多功能模式化的发展趋势,并初步分析了核热推进研发过程中所涉及的反应堆设计技术、核安全防护设计技术、燃料芯块制备技术、燃料元件成型技术、排气处理技术,及发动机启动技术等关键技术。最后对我国核热推进技术发展提出了核与航天部门合作研发、借鉴美俄经验教训、及早并持续开展研究的发展建议。

空间核反应堆电源技术概览
胡古, 赵守智
2017, 4(5): 430-443. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.004
摘要(2589) HTML (132) PDF 1697KB(1667)
摘要:

空间核反应堆电源具有环境适应性好、功率覆盖范围广、结构紧凑以及大功率条件下质量功率比小等突出优点,在军民航天任务中具有广阔的应用前景,是改变未来航天动力格局的颠覆性技术之一。对空间核反应堆电源的原理、特点、适用范围、应用前景、历史发展情况及现状、典型方案、应用安全等进行了系统介绍,对技术发展趋势进行了分析总结,并就我国该技术发展给出一些见解。

核动力航天器总体设计研究
周继时, 李莎, 刘磊, 解家春, 耿言
2017, 4(5): 444-452. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.005
摘要(2126) HTML (68) PDF 631KB(1110)
摘要:

研制核动力航天器是最有希望实现更远深空探测的可靠技术途径。针对目前国内在核动力航天器总体设计方面存在研制规范欠缺、研制经验空白的形势,借鉴国外研制核动力航天器的成功经验,结合现有标准规范、一般航天器总体设计方法,提出了研制核动力航天器时,对工程总体、航天器总体进行设计的要点。特别是,针对空间核动力源及其安全防护,从核动力源设计、核安全设计两个方面,提出了关注要点和解决措施。本文的研究工作可以用于指导空间核动力航天器的研发和应用。

空间核动力源的安全性研究进展
胡文军, 陈红永, 陈军红, 李上明, 胡绍全, 唐玉华
2017, 4(5): 453-465. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.006
摘要(2048) HTML (26) PDF 461KB(1240)
摘要:

同位素热/电源以及空间核反应堆在深空探测任务中有重要应用。通过调研其技术特点以及国际上针对核能空间应用安全性的相关规范,研究了其空间安全性规范的法律法规。以ALRH(Apollo Lunar Radiosotope Heater,阿波罗月球任务同位素热源)、GPHS(General Purpose Heater Source,通用型热源)、LWRHU(Lighted Weighted Radiosotope Heater Unit,轻量放射性同位素热源)、MMRTG(Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator,多任务型放射性同位素电源)等同位素热/电源及俄罗斯热离子空间反应堆电源(TOPAZ-II型号)为例,结合美俄开展的同位素热/电源的系列安全性试验,重点关注了不同型号的试验及分析技术细节,并分析了同位素热/电源的空间应用安全评价方法,可为开展相关研发提供技术参考。

同位素热源高温-冲击复合环境试验
鲁亮, 胡宇鹏, 欧阳智江, 向延华, 黄含军, 李思忠
2017, 4(5): 466-470. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.007
摘要(1651) HTML (17) PDF 513KB(811)
摘要:

为了考察深空探测器同位素热源模拟样品在高温-冲击复合环境下的环境可靠性,研制了一套高温-冲击复合环境试验装置。该装置由温度加载系统、冲击试验系统、带有热防护功能的夹具和控制系统等组成。该装置可完成室温约500 ℃热载荷加载。利用该试验装置对同位素热源模拟样品进行了500 ℃、5 000次的高温-冲击复合环境试验考核,获得了产品温升响应曲线、冲击波形图等相关试验信息。试验结果表明该试验装置能够进行高温-冲击复合环境试验。

论文
环月轨道交会的载人登月任务轨道与窗口规划
贺波勇, 曹鹏飞, 罗亚中, 李海阳
2017, 4(5): 471-476. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.008
摘要(1742) HTML (62) PDF 650KB(866)
摘要:
针对环月轨道(Low Lunar Orbit,LLO)共面交会支持的“人货分离”载人登月任务,提出了一种任务窗口与轨道一体化规划方法。分析了基于LLO共面交会的“人货分离”载人登月任务的基本流程和工程约束;针对任务各阶段窗口与轨道求解问题,提出了以动力下降时刻为迭代初值的窗口规划策略,并建立了高精度模型下的环月轨道、双二体模型下的人员和货物运输轨道规划模型。以载人月球探测中国科学家命名的环形山为假想背景,给出仿真实例,仿真结果验证了文章所提方法的正确性,为探月工程任务提供了一种有效的窗口与轨道设计工具。
双小行星系统引力场建模方法研究
步士超, 王宇凯, 李文丹, 李爽, 牛升达
2017, 4(5): 477-484. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.010
摘要(1883) HTML (22) PDF 6396KB(1033)
摘要:
针对弱引力双小行星系统的引力场建模问题,本文采用复杂度和精度依次递增的球体-球体模型、椭球体-球体模型和改进的限制性椭球体-椭球体模型来进行引力场建模,并分别采用椭圆积分以及无积分环节、计算效率高的二阶二次球谐函数来表征引力势,从而比较精确地刻画双小行星系统和探测器构成的限制性全三体问题的动力学模型;针对双小行星系统1999KW4,对其不同的引力场模型进行了仿真研究,分别给出了不同模型下的等效势能函数曲面及零速度曲线,比较了不同模型下的平动点位置坐标偏差。结果表明,二阶二次球谐函数计算引力势的椭球体-椭球体模型计算精度高,复杂程度低,计算量更少,计算速度更快,能够较精确的对双小行星系统进行引力场建模。
基于MiniGUI的载人航天器人机交互界面的研究与实现
梁磊, 宋晓东, 郭佩, 郑家莉
2017, 4(5): 485-490. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.011
摘要(1834) HTML (38) PDF 606KB(937)
摘要:
图形用户界面对于载人航天器中航天员在轨操作至关重要。针对载人航天器显示需求多、易变化导致开发周期长、难度大的特点,对显示界面的控件设计方法进行了分类,分析了各方法的特点,在此基础上提出了一种基于MiniGUI的控件自定义设计方法,增加了控件的用户可配置属性。实际应用结果表明,该方法可有效提升显示效果并提高了设计效率。
快讯
中国深空网成功实施“卡西尼号”探测器坠入土星测量试验
陈略, 平劲松, 张建辉, 刘庆, 岳世磊, 陈永强, 王际舟, 李文潇
2017, 4(5): 491-492. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.012
摘要(1558) HTML (41) PDF 786KB(1033)
摘要: