摘要：小卫星集群因其效益高、部署灵活、便于多星联合的特点,近年来在商业和科学卫星领域中得到了广泛的关注。铝基光学载荷因其高度的集成性、出色的热稳定性、优良的机械性能以及高自由度的设计与低成本的制备,成为小卫星集群光学载荷的理想选择。文章综述了铝基光学载荷技术的应用现状和最新发展趋势,调研了基于减材制造的铝基光学载荷的设计、制备和系统装配技术,并探讨了金属增材制造技术对现有铝基载荷制备技术的革新趋势,揭示了其在未来航天任务中的应用潜力。

摘要：激光通信作为卫星间数据传输的重要手段之一,其快速稳定的建链能力直接影响着星座系统的性能。激光通信终端依赖高精度光学跟瞄系统以实现信号光束持续稳定指向目标卫星。然而,空间环境因素会干扰激光终端的指向精度,其影响程度可达毫弧度量级。卫星在轨运行中因热胀冷缩和应力变化产生的星体结构形变,导致激光终端指向精度相较卫星平台基准位置发生刚体位移。本文以星间激光通信链路快速稳定建链为应用背景,采用有限元分析方法对激光终端基准与卫星平台星敏基准因热致形变产生的指向误差进行研究。通过分析不同轨道高度卫星在轨受热变形产生的安装基准误差量,获取激光通信链路指向误差变化规律,为实现快速稳定建链提供分析基础,同时为整星响应单机布局及总体热控提供设计参考。

摘要：根据空间感知任务的特殊应用需求,开展了光电系统技术指标论证,完成了光学系统设计和性能测试。光学系统全视场设计值为60°,F数为3.0,主光线在像面的入射角为8°。光学系统采用低灵敏公差优化设计方案,并在公差分析时提出以离焦方式补偿点目标与面目标的MTF,使之在50 lp/mm处不小于0.4。采用传函仪对装配后的镜头进行指标检测:13.5μm弥散斑直径内星点能量集中度达到90%以上;点目标MTF在50 lp/mm处不小于0.55,15 m处的面目标在同样的分辨率处MTF不小于0.48;视场边缘相对中心的照度达到72%;全视场的畸变小于-0.58%;倍率色差绝对值为1.53μm。外场观星测试表明,光机系统测试灵敏度为6.4 Mv,单独头部测角精度均值为0.7″,3σ置信区间为2″~3″。

摘要：为考核空间同位素热源火灾事故安全性,开展了同位素热源火灾模拟试验及数值仿真研究。提出了同位素热源火灾模拟试验及试验系统设计的相关方法;对热源火烧环境热响应特性进行了数值仿真,探讨了预热阶段产品表面辐射率、对流换热系数等的影响,以及运输及发射剖面火灾事故热源热响应特征;基于仿真结果开展了某空间同位素热源火灾模拟试验。结果表明,预热阶段,产品温度主要受目标预热温度、表面辐射率等因素影响;火烧阶段,产品烧蚀层温度上升较快,发射场事故下热源各层温升速率较运输事故下的大,但放射性同位素芯块仍处于安全温度;试验中火焰呈火羽流形态,具有大尺度-低频率扰动特征,火焰熄灭30 min后,热源表面温度降至约180℃,整体结构良好。

摘要：高分辨率卫星和载荷标校对姿态具有极高的实时性要求,星敏感器测量的是曝光中点时刻的姿态数据,时间同步可以使姿态数据和时间更加精准匹配。首先提出了硬件脉冲信号时间同步设计方法,梳理出硬件脉冲时间同步流程,根据脉冲信号控制星敏感器曝光,对脉冲信号、曝光起始和结束时刻等信号的时序关系进行了详细描述,并给出了基于硬件脉冲信号的曝光中点时刻的计算方法,时间同步延时100ns,时间同步精度达到20ns。随后提出了软件指令时间同步设计方法,梳理出软件指令时间同步流程,并给出了基于软件指令时间基准的曝光中点时刻的计算方法和溢出保护措施,时间同步延时440μs,时间同步精度达到20ns。通过对硬件脉冲信号和软件指令两种时间同步设计进行测试,验证了硬件脉冲信号时间同步计数、曝光时刻、软件指令时间同步、守时计数器等功能。

摘要：本文设计了一种可同时模拟真空热环境和CMG与航天器角动量交换工况的试验设备,提出了模拟在轨真空环境下温度、CMG框架转速、航天器转速3种应力的工作态试验方法,给出了适用于神经网络的CMG运行状态定量表达方法,利用少量试验数据和神经网络方法对工作极限转速矩阵、失效边界、失效边界域进行预测,分析了经验样本对预测结果的影响,以及各应力对其他应力工作域的耦合影响,并给出了预测结果的可信度分析方法。研究结果表明,所提出的方法可以更真实模拟CMG在轨工作状态的同时显著节省试验经费和时间,并具有较高的预测准确性和多应力工作场景适应性,对Ⅰ和Ⅱ两类训练数据集分别获得100%和98.8%的预测正确率,给出了仅凭试验数据无法得到的55℃下的转速失效边界,并且可以内化试验数据背后的工程经验。

摘要：针对深层月壤载荷复杂多变难以稳定可靠钻进取样的问题,为实现对螺旋钻具低速大扭矩启动和高速切削排土的回转驱动控制,采用冗余双备份绕组直流无刷电机作为螺旋钻具的驱动源,建立了双绕组直流无刷电机转矩与转速数学模型,设计了一种可适应双绕组同步工作的驱动电路拓扑结构方案,进行了仿真分析并结合样机开展了控制性能实验研究。结果表明,所设计的驱动电路拓扑结构方案满足模拟月壤和模拟月岩钻进采样过程的驱动控制需求,提高了系统钻进采样过程的安全性和可靠性,为“嫦娥五号”(Chang'E-5,CE-5)月球采样返回任务提供了支持。

摘要：高温高速撞击模拟试验是考核空间核反应堆异常再入大气层撞击地面事故安全性的重要项目。本文针对试验热加载和高速飞行阶段,建立了耦合传导、对流和辐射的有限体积模型,数值研究了试验中空间核反应堆堆芯模拟件的热响应特性,分析了加载温度变化速率和径高比的影响。结果表明,热加载阶段,堆芯模拟件最高温度和最低温度分别位于侧面及底面的交界处和模拟件中心;达到热平衡的时间除受加载温度变化速率的影响外还取决于模拟件径高比。高速飞行阶段,堆芯模拟件最高温度和最低温度所在位置与热加载阶段相反,且最低温度随着径高比和飞行时间的增加而减少。研究成果能够支撑高温高速撞击模拟试验系统研制及试验设计。

摘要：针对太阳闪烁作用于星际通信链路而产生的幅度闪烁、频谱扩展、相位闪烁、时延扩展问题,提出一种适用于星际通信链路的参数设计方法。该方法根据通信链路与太阳的几何关系,计算太阳风中等离子体作用于无线电波的幅度统计特性、时间谱特性,将计算结果作为通信链路的频率选择、传输信号带宽设计、调制方式选择、锁相环路带宽设计的约束条件,并以某空间探测任务为例进行了S、X、Ka三种频段下的信号传输性能仿真分析,结果表明,在太阳闪烁指数m <0. 3的情况下,采用Ka频段+8PSK调制相结合的方式,对于太阳闪烁的抵抗能力最强。该方法设计的参数能够降低太阳闪烁对通信链路的影响,可作为工程实际系统设计的参照。

摘要：针对地球静止轨道(GSO)卫星系统在卫星和地球站布设中的同频干扰评估问题,设计了地球站及卫星的全球分布对下行和上行通信链路的干扰评估场景,以及考虑波束业务特征影响的多条链路的集总干扰场景,构建了不同场景下的干扰评估和分析计算的模型,提出了一种基于干扰函数极值的评估方法。所提方法通过建立干扰系统地球站的随机分布集合和受扰系统的干扰函数,结合国际电联(ITU)提供的全球地形数据、天线波束参数、电磁波传播模型,能够实现对2个GSO卫星系统间的卫星轨位和地球站布设的定量化计算分析。采用所提方法对位于47°E±6°的GSO卫星系统、位于(23°N,26°E)地球站的同向下行链路,以及位于(23°N,26°E)的地球站对26°E±6°的GSO卫星系统的同向上行链路的干扰情况进行了定量化计算。结果表明:在卫星轨位间隔为2°时的干扰噪声比值为-12.29 dB,与ITU建议书中规定的-12.2 dB的限值之间的误差为0.7%,证明了所提方法的有效性和可行性。所提方法还可以统计GSO卫星系统在任意角度间隔和全球布设场景下的干扰分布情况,对于干扰评估和规避措施的制定具有一定的借鉴意义。