摘要：空间站特殊的微重力环境可以为基础科学研究和技术开发提供平台,但也会导致航天员出现骨密度下降和骨脆性增加等骨丢失问题。抗阻训练被证实能够有效防护骨丢失,国际空间站2009年投入使用了新型抗阻训练器械(ARED),可供航天员完成30余种抗阻训练动作,最大负载为272 kgf(600 ibf),为航天员通过运动防护骨丢失提供了锻炼平台。在梳理人体骨骼系统微重力环境下发生的适应性变化的基础上,对ARED的结构功能,以及基于ARED的抗阻训练方案等国际空间站防护骨丢失的设备和相关研究进行综述,为中国空间站未来的运动装备设计、航天员抗阻训练方案制定提供参考。

摘要：电解水制氢是目前常用的制取氢气方法,而气液分离技术是整个电解水制氢系统的核心技术之一,用以除去氢气中混有的液态水。气液分离技术按照分离机理可分为重力沉降分离、惯性碰撞分离、旋流分离等方式。为适应航天工程发展,我国正在开展月球制氢的研究。分别在地面环境和月球微重力环境下,对重力分离器和旋流分离器的分离效果进行对比仿真分析。仿真结果表明,在月球微重力环境下,受重力场减弱的影响,重力分离器分离效果变差,不宜使用。微重力环境下常用的气液分离技术按是否含有运动部件分为静态分离和动态分离。吸附分离利用多孔材料吸收实现分离,成本低、操作简单,但效率偏低;毛细作用分离利用表面张力实现分离,分离效果好,但存在管道设计问题;旋流分离和动态离心分离都是利用气液两相的密度差异实现分离,体积小、可靠高效,但前者需要预先设计复杂管路,后者需要额外供给电机能量并关注密封、振动问题;惯性分离通常只作为辅助手段。溶解分离通过改变溶解度使气体暂时溶解于液体中,从而有效避免气体杂质对于整个系统的危害,目前尚处于研究阶段。

摘要：在充液航天器设计中有时需要考虑微重力环境下的液体晃动.微重力环境下的液体晃动问题比常重环境下复杂得多,很多问题有待深入研究.对微重力环境下液体晃动的解析研究方法作了简要介绍,并对其研究进展概要地进行了综述.

摘要：目的宇航员长期太空飞行时,由于重力场缺失,常使人体发生废用性骨质疏松症。通过数值模拟对比研究不同人工重力(artificial gravity,AG)装置,如下体负压舱(lower body negative pressure,LBNP)和短臂离心机(short arm centrifuge,SAC)对骨细胞力学微环境的影响。方法考虑骨细胞的存在,应用COMSOL软件跨尺度建立股骨骨单位含二级孔隙结构(哈弗氏管、骨陷窝-骨小管系统)的三维有限元模型,模拟研究在地球重力场(1 g)。

摘要：目的:研究水平旋转生物反应器的力学作用机制,为进一步结构优化设计提供理论依据。方法:理论建模进行求解分析。结果:在理论分析的基础上,对研制的水平旋转生物反应器,实验表明能提供微重力力学环境。结论:利用自行研制的水平旋转生物反应器可较好实现细胞三维立体培养所需要的力学环境。

摘要：目的微重力环境会引发人体产生腰痛,利用肌骨模型定量分析仿重力装备对腰椎间盘和椎旁肌肉的力学响应规律,为微重力环境腰痛治疗提供科学依据。方法利用Solidworks绘制肩、胸、腰、臀和大腿带,以Weld Joint耦合至Full-Body Lumbar Spine model肌骨模型,模拟仿重力装备的周向固定元件。在周向固定元件之间设置spring actuators,各节段驱动器的力值总和对应重力分布,模拟仿重力装备的轴向加压元件。将前侧和后侧的加压比值设计为3∶1、1∶1和1∶3,利用Opensim计算1 G-无装备、0 G-无装备和0 G-着不同装备时的腰椎关节作用力和椎旁肌肉力。结果与1 G-无装备相比,0G-无装备的腰椎关节作用力是其0.17~0.18倍,腰髂肋肌和胸最长肌肌肉力分别是其0.16和0.23倍,但0 G-无装备的腹直肌肌肉力是其3.41倍。3种加压比均可对0G-无装备产生有效重力补偿,随着后侧加压比增加,腰椎关节作用力的平均补偿率从75.7%下降到33.1%。当前后侧加压比为3∶1时,0 G模型的腰髂肋肌、胸最长肌和腹直肌肌肉力最接近1G模型,其补偿率分别为112.9%、111.9%和99.9%。当后侧加压比值增加至75%时,其补偿率分别下降到-0.1%、0.2%和-111.9%。结论在微重力环境中,腰椎伸肌的肌肉力显著下降,为人体前侧施加75%的重力载荷更利于向腰椎提供重力环境补偿。

摘要：空间增材制造能够将产品全部或部分脱离传统地面制造模式,实现在轨制造或原位制造大型构件。然而,高真空、微重力等复杂特殊的环境使得空间增材制造与地面制造差异很大。为了确保空间增材制造设备的可用性和可靠性,需要在地面环境条件下对微重力环境进行有效模拟。为此,设计一种微重力场的增材制造地面环境模拟试验装置,并开展微重力环境试验研究,对空间增材制造成形工艺过程进行实际模拟与验证。

摘要：文章对中性浮力地面实验系统中实验体的外形进行了设计。首先利用Fluent软件求解计算出几种可供选择的实验体外形在各种工况下的水动力系数,同时通过力矩系数给出几种外形的静稳定性;然后在对水阻力系数和静稳定性进行分析和对比的基础上,选择了正方体作为实验体的外形;最后对正方体实验体进行动力学建模及仿真分析,结果表明此外形实验体的水阻力可以被克服。由此说明从阻力能够被克服和具有良好的静稳定性的角度考虑,此外形可以作为较好的实验体外形选择。研究结果可为相关方面的进一步研究和设计提供依据。

摘要：2022年10月31日,中国空间站超冷原子物理实验柜(超冷柜)搭载梦天实验舱被发射至中国空间站并开始在轨运行,其主要目标是以87Rb玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)为工作物质,利用微重力环境优势获得pico-Kelvin(pK)量级的超冷原子,建设具有超低温和适合长时间精密测量的开放实验系统。本文主要报道了超冷柜的方案设计及其地面验证实验,集成后的超冷柜包含物理系统、冷却激光系统、光阱光晶格激光系统、科学电控系统以及实验柜支撑系统,其外部尺寸为1820 mm×1050 mm×815 mm。在地面测试过程中,利用光阱蒸发冷却技术制备BEC,其原子数超过了1×10^(5),温度小于30 nK;利用两级交叉光束冷却(TSCBC)技术可以将冷原子的温度进一步降低到2.4 nK,通过实验验证了超冷柜飞行件在轨实现极低温超冷原子量子简并气体的可行性。

摘要：针对可用于空间站组装的7-DOF空间机械臂的结构特点,提出了基于气浮和静平衡的地而微重力混合模拟方法.采用气浮法实现7-DOF空间机械臂中间段的重力补偿,并设计两套静平衡机构分别用于实现7-DOF空间机械臂两端肩部和腕部的重力补偿.利用该混合模拟方法搭建的地面微重力实验系统,能够实现7-DOF空间机械臂的3维运动,可用于7-DOF空间机械臂的末端定位精度测试、目标捕获等地面实验研究.利用ADAMS建立了7-DOF空间机械臂地面微重力实验系统的仿真模型,并进行了仿真实验研究.仿真实验结果表明:该方法可以用于7-DOF空间机械臂的微重力模拟.