摘要：尘暴是火星表面沙尘颗粒在剧烈的大气运动下形成的扬尘现象,局部尘暴可持续几个火星日(sols),大型甚至全球性尘暴可持续长达几个月.火星尘暴事件严重威胁探测器着陆过程的安全性,并可能加剧火星车太阳能帆板表面的沙尘沉积进而导致火星车供电不足.为保障火星探测任务着陆过程的安全,应开展火星尘暴事件的时空概率分析并对着陆前的尘暴事件进行预报.本文以中国首次火星探测任务“天问一号”为例,开展了:(1)基于长时间序列(MY24~28)火星遥感影像(MDGMs)来提取尘暴对象和尘暴序列,建立乌托邦平原(Utopia Planitia)研究区的尘暴时空数据库;(2)计算研究区中尘暴出现的时空概率,并对“天问一号”任务的着陆时间、地点以及“祝融号”火星车工作和休眠期内的尘暴活动进行分析评价;(3)完成“天问一号”主选和备选着陆圆的原生尘暴划分和尘暴序列的特征提取,并实现了“天问一号”任务着陆前的尘暴预报分析.未来应当结合大气环流模型模拟和计算的大气物理等参数(温度、压强、光学深度、风速和风向等)来综合研究尘暴等大气活动的机理和影响因子,以提高尘暴分析和预报的准确性以及实时性.

摘要：面向火箭、导弹、卫星等多类航天器安全可靠自主运行的迫切需求,对航天器的可重构性与自主重构方法展开了深入研究,旨在提升航天器在故障下的系统重构能力。首先,考虑气动力矩、地磁力矩、重力梯度力矩、过程噪声等各类实际干扰因素影响,提出了一种受扰系统的可重构性评价方法,实现了重构能力的判定和量化。然后,提出了一种主被动结合的自主重构方法框架,平衡了重构方案的实施效果和实现难度;在设计具体的重构算法时,提出了一种正常模式与故障模式一体化设计方法,权衡了系统的标称性能和重构能力,降低了重构方案的过保守性。最后,通过一个仿真实例验证了所提出的方法的有效性。

摘要：空间站是在运载包络、上升段力学环境、空间环境、在轨维修、天地备件保障等诸多工程约束条件下,首次系统开展维修性设计的载人航天器,其最重要的特点是以可靠性为中心的在线维修,维修过程中空间站平台须正常在轨飞行.通过开展维修可视可达、故障隔离、维修工作模式、维修影响域最小化、产品通用化、接口标准化、维修风险控制等设计,实现了空间站在轨可维修.通过构建数字化仿真模型,提高了维修性设计的准确性和效率.空间站在轨关键技术验证阶段,开展了维修性在轨实践,初步验证了空间站维修性设计方法的正确性.

摘要：针对增压气体复用式推进剂在轨补加方式的两大关键过程—贮箱抽气过程和推进剂加注过程的物理特性开展了研究,建立了膜盒贮箱抽气过程及补液过程的数学模型。仿真计算与地面试验的对比分析结果表明:抽气过程中贮箱气腔压力变化近似等温过程,气瓶压力变化近似指数为1.1的多变过程;加注过程中贮箱气腔压力变化近似等温过程。进一步对“和平号”空间站补加过程实例的仿真研究结果表明,膜盒贮箱抽气过程中高压气瓶中气体散热效果的强弱显著影响气瓶压力变化过程;膜盒贮箱加注过程中,随着气腔容积减小,贮箱压力上升速率将逐渐增大,由此导致加注速率在后期逐渐下降。

摘要：空间站核心舱机械臂是中国首个自主研制的面向宇航工程应用的大型空间机器人系统,在空间站系统中承担大型舱段转位与辅助对接、支持航天员出舱活动、舱外状态巡检及舱外设备安装及维修等重要任务,它涉及机、电、热、光、控等多学科技术,集成度高,实现难度大.文章介绍了具有“中国特色”的空间站核心舱机械臂系统方案,重点阐述了核心舱机械臂工程研制过程中突破的关键技术以及核心舱机械臂在轨测试验证情况,并对空间站机械臂与空间机器人的后续发展与未来应用提出了建议与展望.

摘要：随着极地科考活动的逐年增加,极地用户与境内的卫星通信需求也越加旺盛,但是现有技术还不能很好地满足。相比地球静止轨道(Geostationary Orbit,GEO),倾斜地球同步轨道(Inclined GeoSynchronous Orbit,IGSO)卫星具有两极覆盖性好的优点,设计了一种基于IGSO卫星的Ka多波束极地通信系统,重点给出了其中Ka多波束天线的设计和分析方法。系统可在极地形成大范围的多波束覆盖,支持多个散布用户的接入,并具有波束在轨重构能力,通过单波束提供更高的通信速率。

摘要：对嫦娥五号返回器再入飞行数据进行了弹道重建与气动力参数辨识。采用输出误差法辨识传感器误差及状态量初值,完成弹道重建。对重建弹道进行风修正,并获得修正后的攻角和侧滑角。基于修正后的弹道数据,采用线性回归法完成气动力参数辨识。与外测数据对比分析可知,弹道重建结果精度较高。与地面设计数据对比分析可知,气动力数据辨识结果与设计值偏差在合理范围内,从而验证了地面设计数据的可信度。

摘要：为了适应未来大型复杂系统设计与功能分析需求,在火星维护与管理装置设计中引入了基于模型的系统工程(model-based system engineering,MBSE)方法。首先,基于MagicDraw系统建模工具,利用SysML建模语言,以火星表面维护与管理装置为例,从概念层、逻辑层和物理层逐层分解,对火星维护与管理装置进行总体设计,提出火星车和智能机器人两种物理实现方案。随后,为对设计方案进行追溯性验证,建立了从用户需求到系统逻辑架构和指标能力的需求精化映射矩阵。结果表明,火星维护与管理装置的MBSE功能架构设计方法充分保证了用户需求和装置功能架构的紧密结合,提高了系统设计的可追溯性,可为MBSE方法在航天器总体设计提供应用参考。

摘要：随机振动环境是航天器结构强度设计重点考虑的因素之一.目前,在随机振动环境条件下,航天器结构强度设计采取的方法主要为等效的准静态设计方法,其等效原则可分为加速度响应等效、位移响应等效以及应力响应等效.本文重点介绍了3种等效原则的基本原理、处理方法、国内外发展现状及工程应用情况,并在综合分析的基础上推荐使用基于位移和应力峰值响应等效的设计方法.最后针对需进一步开展的研究工作提出了建议.

摘要：从国际电报联盟(ITU)给出的频谱划分可知,当前的卫星导航频率空间已经非常拥挤,四大卫星导航系统除了GLONASS外, GPS, Galileo和COMPASS系统的频段部分重叠或完全重叠,导致卫星导航频谱信号互干扰客观存在,不可避免.虽然新的导航信号设计体制提供了缓解卫星导航信号互干扰的方法,但从长远看不能从根本解决卫星导航信号兼容性问题.本文针对全球卫星导航系统工作模式及机理,以人脑的工作模式与机理为参考,提出基于认知卫星导航系统的基本概念和内涵,构建认知卫星导航系统架构模型和信息闭环生命周期,将电磁环境特性和信号兼容特性融入系统的整体结构中,以便使系统性能随电磁环境变化和频谱利用率特性的不同而自适应地改变,分析认知卫星导航系统的工作流程,梳理系统发展关键技术,并针对系统频谱感知模块进行了仿真,验证了方法的准确性.