摘要：为满足空间植物培养的需求,基于空间微重力环境和平台资源约束,开展了根部水分和养分控制、栽培室大气环境控制、光环境控制等方面的空间植物栽培装置方案研究。研制了具有水分/养分供应、大气环境控制、光源、测量与控制、栽培室和根盘等6个功能模块的空间植物栽培装置。开展了装置的集成与调试,对装置各功能模块设计合理性进行验证。最后利用组合体试验平台,进行装置各功能模块集成性能验证、植物功能评价验证(生物学特性、物质和能量交换、营养品质和生物安全性等)及植物栽培流程验证(流程合理性、资源需求及保障、与环境之间的相互影响)。验证结果表明:水分供应、养分供应、大气环境控制、植物光照控制和参数测量控制等性能良好,能够满足植物培养对各类生长环境条件的需求;生菜生长旺盛,生产效率101.31 g(鲜质量)·(kWh)^(-1)·d^(-1)·m^(-2),光能利用率0.31 g(干质量)·mol^(-1)光子,富含各种营养,食用安全。装置方案和植物栽培流程合理可行,性能良好,具有较高的植物生产能力。研究结果为后续开展空间植物栽培装置研制奠定了技术基础。

摘要：在充分调研国际空间站机械臂人机系统设计的基础上,结合中国空间站机械臂人机协同作业需求,建立了空间站机械臂“管理-设计-验证”全周期人机设计体系,通过人机项目规划、人机功能分配等管理要素,针对性地开展了空间机械臂人机系统详细设计,最后,从仿真分析、地面验证、在轨验证三大方面对人机系统进行了全要素全流程的验证,结果表明空间站机械臂人机系统设计合理,可应用于后续航天员出舱活动,保障航天员出舱活动安全、高效。研究结果将为空间机械臂人机系统设计与验证提供体系借鉴和工程指导。

摘要：针对载人月球探测任务飞行模式复杂、各阶段衔接紧密、活动间关联性强的特点,为确保人参与到系统中去,引入基于模型的系统工程(MBSE)对载人月球探测任务总体设计中人机功能分配进行设计与验证研究,提出了一种基于模型的载人月球探测人机功能分配方法。考虑载人月球探测活动中人机功能分配是一个不断反复、连续的决策过程,从人因需求指标体系出发,引入MBSE阐述载人月球探测任务系统建模方法,并基于系统模型实现月面科考载人月球车驾驶场景下的人机(航天员-月球车)功能分配合理化。通过模型化载人月球探测人机功能分配过程,合理分配人、机作业,使航天员处于合适的工作负荷状态,以简化系统设计、操作的复杂性,提高整个系统的机动灵活性和安全可靠性。

摘要：针对载人航天飞行任务中航天服配套的舒适手套,开展研究设计与样品试制,以传统的纯棉天然纤维与高性能的聚酰亚胺纤维2种材料织造的针织手套为对象,在力学性能、吸湿性、透气性、热传导性等方面进行比对实验与分析,同时针对聚酰亚胺在卫生学、远红外等原生特性方面开展实验验证。结果表明:相对于棉针织手套,聚酰亚胺针织手套的力学性能与热稳定性更优,使用过程中脱出物更少,对载人航天飞行应用的环境更加友好;基于聚酰亚胺纤维的低吸湿与低导热特性,在航天服内部人手出汗与环境温度变化下的干湿态转换过程中,针织手套的性能损失较小;聚酰亚胺纤维原生性的远红外特性与抗菌抑菌能力能够为针织手套在肢体末端湿冷环境下提供更好的温热性与卫生学满足性。

摘要：航天服头盔内语音通信系统工作时,受到来自航天服自身的风机、泵、通风气流所产生的噪声影响,通话质量下降严重。传统降噪方法能有效抑制宽带噪声,但对线谱干扰的抑制较弱。文章以此为出发点,开展了多线谱干扰下的语音降噪算法研究,设计了一种自适应线谱检测方法,可有效识别线谱,定位其所处频带,在抑制宽带噪声的同时,进一步抑制线谱干扰。文章结合盔内实录噪声数据对算法进行了验证,结果显示,相对于传统降噪方式,文中方法对多线谱干扰的抑制能力更强,语音客观语音质量评估得分提高约6%。

摘要：在航天任务中对脑力负荷的有效检测可以保障任务执行效率和生产安全,预测航天员的表现。针对跨时间脑力负荷检测,依据MATB任务设计了包含不同难度任务的跨时间实验范式,采集了14名志愿者3次不同时间的脑电数据。基于迁移学习Boosting方法,引入辅助数据,设计了基于TrAdaboost的跨时间脑力负荷识别算法,在没有目标数据参与的情况下进行了跨时间的分类识别。探索了最佳分段长度和辅助样本比例对识别效果的影响,并基于多个数据样本进行了决策研究,跨时间下的脑力负荷最佳识别准确率达到74.73%。结果表明,提出的跨时间脑力负荷分类框架实现了脑力负荷的有效识别。

摘要：快速序列视觉呈现(RSVP)是一类心理学视觉刺激实验范式,要求受试者辨别在同一空间位置上连续呈现的由数字、字母、单词以及图片等组成的刺激流中的目标刺激,可以在短时间内辨别海量信息。而基于RSVP范式的脑-机接口(BCI)不仅能够广泛用于辅助交互、信息判读等场景,而且具有稳定、高效的优势,已经成为人-机智能融合的常用技术之一。近年来,RSVP-BCI研究主要集中在脑控拼写器、图像识别以及意念游戏等方向,因此,本文着重梳理了这三个领域中RSVP-BCI的范式设计和系统性能优化,展望了其生活娱乐、临床医疗、特种军事等前沿方向的潜在应用,以期为RSVP-BCI相关的研究提供参考和新思路。

摘要：目的研制体积可调型蔬菜培养装置,满足空间开展蔬菜培养技术研究的需求。方法通过设计光照通风模块、生长模块、栽培盘模块和测量模块并采用伸缩式结构,研制三套蔬菜培养装置并进行性能验证实验和特性分析。结果研制完成的蔬菜培养装置可在250~700 mm高度范围内调节,配置三种光谱组成的LED光源,栽培篮与基质可移动或替换,基质中的水分、电导和温度参数,以及大气二氧化碳浓度等参数均可在线监测。验证实验表明,装置性能和各项指标均满足后续开展“不同光质对植物生长的影响”的研究需求。结论研制完成的体积可调型蔬菜培养装置,重量轻、体积小,所培养的莴苣(12株/0.12 m^(2))生产能力达49.7克/株(鲜重),可为后续研制在轨蔬菜培养装置提供技术支持。

摘要：目的 研制空间蔬菜培养装置,并在中国空间站在轨开展几种果蔬类作物栽培验证试验。方法 通过再生栽培基质的筛选和制备,水分/养分主动供应,LED光环境调控,功能单元的模块化设计与研制,以及系统集成与调试,植物全周期栽培验证,研制完成空间蔬菜培养装置(太空菜园)。利用蔬菜培养装置,通过培养3种生菜和1种樱桃番茄作物,在轨验证再生基质培养方法的可行性,并开展几种果蔬作物的生长特性研究。结果 空间蔬菜培养装置在轨运行正常,可主动供应水分并在轨检测基质水分和电导参数,可根据植物光照需求调节高度,装置各项性能指标均满足多类果蔬的在轨培养要求。在轨实现了3种生菜(“生菜王”“红叶”“美罗”)和1种樱桃番茄(“红蕾”)从种子播种到收获的全周期培养,植株生长良好。航天员全程参与生菜和樱桃番茄的培养与管理,采摘并食用了生菜叶片(约900 g,鲜重)和樱桃番茄果实。樱桃番茄果实收获后进行留种并随飞船下行,在地面开展了樱桃番茄种子第二代培养试验,并与在轨培养的第一代樱桃番茄进行对比分析。结论 空间蔬菜培养装置性能指标满足多类果蔬在轨培养要求;所培养的生菜和樱桃番茄植株在轨生长良好,航天员进行了几种果蔬的采摘和食用;研究结果为后续持续开展多类果蔬在轨培养技术的验证和生产奠定了重要技术基础。

摘要：研制一种植物光照系统,以满足植物栽培地面模拟试验的需要。以灯板作为发光单元,组合成光照阵列,通过AC/DC电源模块供电,恒流驱动LED工作,并进行光周期、光强控制和调节,采用冷板及循环冷却液方式对灯板集中散热。通过多次栽培实验证明,该系统结构紧凑、控制简单、调节方便、发光稳定、散热效果好,为36m2的植物提供了适宜的光照条件,满足密闭系统植物正常生长的需要。该植物光照系统的成功研制,为开展空间植物栽培地面模拟试验提供了必备的条件,对下一步空间植物装置光照系统设计具有重要的参考价值。