考虑到近地小天体撞击给地球和人类社会构成的巨大威胁,世界各国都在积极开展近地小天体的监测预警和撞击防御工作。积极对近地小天体进行持续监测和编目,筛选出对地球有潜在威胁的近地小天体,是目前小行星撞击预警工作的有效策略。虽然人类已经完成对至少90%尺寸大于1 km的近地小天体的发现和编目,但对于更小的近地小天体,目前的观测能力仍然存在不足。与此同时,天基红外望远镜因其独特的优势,逐渐受到广泛的讨论和研究。为了完善我国的近地小天体监测预警网络,需要对各类望远镜的观测性能进行评估,选取合适的望远镜,有针对性地进行望远镜建设。针对天基望远镜对近地小天体的搜寻和编目开展研究,使用小天体种群分布模型和光热物理模型对望远镜搜寻与编目进行仿真,计算得到不同条件下天基望远镜对近地小天体种群的编目率随时间的变化。研究结果表明,在相同口径和轨道条件下,红外望远镜的观测效能优于光学望远镜,其中以日地L1点Halo轨道的观测效能最为突出。
目前,对小天体的探测任务已经从最初的飞越观测和伴飞研究,逐步发展到了更为复杂的表面软着陆、样本采集与返回等高级阶段。在此背景下,利用机器人在星表开展移动探测活动,可有效拓展探测任务的深度和广度。然而,由于小天体弱引力环境和非结构化地形,机器人移动控制面临巨大挑战。基于自主研发的六足机器人移动平台Hexapod Rover,提出了一种适用于弱引力环境的六足机器人足端轨迹规划方法。该方法通过Hexapod Rover本体传感器(如惯性传感器、电机编码器等)获取步态规划及足端高度等关键信息,利用卡尔曼滤波算法检测足地接触状态,并据此估计当前地形坡度。预测结果将被传输至低反应足端轨迹规划模块。在此基础上,结合弱引力环境下的足地摩擦约束条件,科学规划期望落足点,并借助7阶贝塞尔曲线对足端轨迹进行实时优化。通过最小化运动反馈,有效抑制机器人移动过程中的冲击效应,从而实现更加平稳、高效的行走性能。最后,通过一个仿真案例验证了该方法的有效性,为六足机器人克服小天体星表弱引力环境并开展移动探测任务提供了新的思路。
随着航天活动的不断深入与扩展,各种应用卫星、载人飞船、空间站以及空间探测器的数量日益增加。航天任务的成功与否,与航天器的在轨工作寿命和可靠性密切相关。实践表明,空间环境中高能粒子流和电离辐射引发的航天器故障是最主要且最基本的因素之一。因此,提高航天器的在轨寿命和可靠性成为航天技术发展的核心目标。太阳的爆发性活动,如太阳耀斑和日冕物质抛射等现象,不仅会产生强烈的辐射,还伴随着大量磁性物质和高能粒子。当这些粒子传输至地球周围区域时,会对地球空间环境,尤其是地磁场造成显著影响。因此,对地磁活动进行预报具有重要的应用价值和意义。在时序卷积网络的基础上,提出了一种基于太阳变化频域信号的网络tf-TCN。同时,综合考虑了太阳自转周期、太阳活动周期等特征作为网络附加特征,从而增强了模型对地磁暴爆发的捕捉能力。实验结果表明,该方法在不同预测时间窗口内均表现出优异的性能。这为提高航天器在轨运行的安全性和可靠性提供技术支持,同时也为空天安全预警系统的构建奠定了坚实基础。
在通信、商业等市场应用需求推动下,巨型星座正快速发展。近几年,卫星发射数量激增,星座内部协同任务同步增加。传统的卫星管控模式不仅需要庞大的人力,并且难以应对巨型星座运行中有限空间轨道和频段资源问题。因此,如何高效利用巨型星座资源并确保其安全管控变得尤为重要。基于软件机器人技术,提出“全球布站测控、站-站数据交互、多站协同管控”的巨型星座软件机器人集群管控模式。通过建立分层分级管控架构,实现巨型星座资源的动态分配和高效利用,并确保星座系统的稳定运行和数据安全,为应对日益增长的星座运维管控需求和复杂的空间环境挑战提供一种技术方案。
月壤光热熔融凝固成型技术是一种利用聚焦光束对月壤材料进行加热、熔化,并按照预设路径凝固成型的新技术。该技术能够实现月球表面的原位建造与制造,无需使用黏合剂或二次能源转换,可实现对原位月壤材料与太阳能的高效利用,对未来月球科研站建设和长期运行意义重大。全面回顾了月面原位建造与制造技术的研究进展,深入分析了月壤光热熔融凝固成型技术的特点和应用前景,并探讨了该技术目前面临的成形缺陷多、真空环境熔融机理不明等瓶颈问题。在此基础上,搭建了高真空光热熔融凝固成型试验系统,并在国际上首次实现了真空度(10−3 Pa)环境下模拟月壤熔融3D打印,成功制备出尺寸为5 cm×5 cm×3 cm的月壤功能件。在试验过程中,通过原位摄像观测了真空熔池动态演变过程。研究结果不仅验证了高真空月壤光热成型的可行性,还建立了月壤熔融打印工艺参数,为后续月壤打印装备研制提供了关键技术储备。
目前,国内外有大量已建成或正在规划中的地基、天基及月基天文探测计划,对天文观测系统的高精度流量定标是实现高精度探测的重要前提。经典探测波段的实测数据能提供高可信度的流量定标基准。然而,因科学目标不同,新的探测计划与现有探测系统的观测波段通常不尽相同。因此,如何基于现有若干波段高精度观测数据,实现针对定制波段的恒星流量拓展,已成为亟待解决的问题。提出一种基于天基广域红外线巡天探测卫星红外四个波段高精度实测数据,对红外其他定制波段进行高精度拓展的方法。该方法适用于紫外、光学及红外波段的恒星流量从已知流量波段到定制波段的高精度拓展,将为规划中的国际月球科研站等月基和天基探测计划提供参考和支撑。
命名实体识别作为自然语言处理领域的核心任务之一,其目标是从文本中自动提取具有特定意义的实体。在空间科学领域,命名实体识别技术为海量空间探测数据解析、航天任务报告分析及天体物理文献挖掘等关键任务提供了基础支撑。重点关注命名实体识别在卫星载荷参数提取、深空探测目标识别及空间环境监测报告分析等场景中的技术适配与优化需求。综述了命名实体识别技术的发展历史,分析了从早期的基于规则和机器学习方法到当前深度学习驱动的模型的演变过程。重点讨论了深度学习模型在空间科学文本处理中的特殊应用,包括探测器日志中的复合实体识别、多模态空间数据融合等关键技术。同时,指出了命名实体识别技术在空间科学领域面临的主要挑战,包括处理多语言任务报告、空间专业术语消歧,以及星载设备的实时处理需求等。最后,提出了面向空间科学研究的命名实体识别技术发展路径,为后续空间站科学实验数据管理、行星探测目标识别等重大需求提供技术支撑。
高速月球车作为月面探索过程的重要工具,其行驶过程的扬尘问题随着载荷和速度的提升愈发显著,对航天器的正常运行及航天员的安全构成威胁。为解决高速月球车车轮扬尘问题,开展了实验与离散元模拟,分析了在不同颗粒种类、前进速度和滑移率情况下,车轮的扬尘浓度和速度特征的变化规律。研究结果显示,在10 km/h工况下,沿轮周平均扬尘浓度为730 g/m3,相比1 km/h工况增加了约3.5倍。同时研究发现存在三种扬尘产生机制,可以采用防尘罩和内部防尘挡板降低扬尘影响。
为了实现空间多光谱相机可见光谱段和近红外谱段双波段成像,满足卫星载荷体积、重量及结构包络等相关需求,设计一款紧凑型多谱段共光路成像的同轴折反光学系统。该系统焦距为
随着空间探索和月球基地建设的推进,中低温热利用技术在太空环境中的应用变得日益重要。在此背景下,研究开发并验证了一种基于有机朗肯循环的中低温热电转换系统。由于空间和月球环境的极端条件,选择了结构简单且运行可靠的特斯拉涡轮作为膨胀机展开试验,并对该系统在不同温度、压力和流量条件下的变负载性能表现进行测试。试验结果表明,基于特斯拉涡轮的中低温热电转换系统能够有效地将中低温热能转化为电能。在90~130℃、压力低于2 MPa的条件下,系统可实现30 W以上的稳定功率输出。研究验证了特斯拉涡轮在空间中低温热利用方面的可行性,为未来空间站和月球基地的能量管理提供一种新的解决方案。
随着我国航天深空探测任务的不断深入,互补金属氧化物半导体(CMOS)面阵相机以其轻量化、小型化、低功耗和高集成等优势,承担起国家级空间监视可视化探测的重任。面对日益增长的高密度研制需求,CMOS面阵相机产品化和规模化生产已成为未来发展的主要趋势。然而,传统面阵相机焦面标定方法过程繁琐,极大地制约了批产型航天器面阵相机的研制效率。为此,提出了一种高精度CMOS面阵相机标定测试方法,该方法可将焦面标定测试效率提升40%,具有极高的工程应用价值。
在空间目标再入预报中,阻力系数是气动阻力计算的关键核心参数。对于紧凑形状目标,在很多应用中阻力系数通常取为2.2。但该经验值与真实物理现象存在较大偏差,在一定程度上限制了再入预报精度的进一步提高。基于稀薄气体动力学理论,计算典型形状目标的高精度气动阻力系数。采用Schaaf-Chambre气面相互作用模型,计算目标处在自由分子流区域时的气动阻力系数;当目标随轨道衰减进入过渡流区域时,利用Wilmoth桥接公式,通过自由分子流和过渡流边界,以及过渡流和连续流边界来计算目标的阻力系数。研究结果表明,几种典型目标的阻力系数与经验值2.2均有显著差异,并且随着轨道高度的降低呈现单调递减趋势。此外,经纬度、太阳和地磁活动会通过来流的密度、温度等参数,间接影响阻力系数的变化,差异可达6.0%。以上发现充分表明该研究的必要性。