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空间燃料电池金属钛表面复合涂层制备与性能研究

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中国表面工程 2024年第2期37卷 16-26页

作者：马文彬张辉姚伟蒋钊中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094 兰州空间技术物理研究所兰州730000

金属Ti因其密度小(仅为不锈钢的0.6倍)和比强度高等特点,是轻量化空间燃料电池金属板材料的首要选择,但其在弱酸性环境中长时间工作容易被腐蚀。为了改善金属Ti双极板耐蚀性,采用多弧离子镀技术在金属Ti表面制备了由Ti过渡层及TiN表层... 详细信息

金属Ti因其密度小(仅为不锈钢的0.6倍)和比强度高等特点,是轻量化空间燃料电池金属板材料的首要选择,但其在弱酸性环境中长时间工作容易被腐蚀。为了改善金属Ti双极板耐蚀性,采用多弧离子镀技术在金属Ti表面制备了由Ti过渡层及TiN表层构成的Ti/TiN复合涂层,研究制备工艺参数对Ti/TiN复合涂层微观结构及力学、电化学性能的影响规律。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的微观形貌,利用X射线衍射仪分析涂层的相组成,利用纳米压痕仪评价涂层的力学性能,利用电化学工作站评价涂层在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极工作环境下的耐蚀性。结果表明:制备工艺参数优化后的Ti/TiN复合涂层具有优异的表面质量和良好的耐蚀性,腐蚀电流密度为6.383μA/cm^(2),是金属Ti腐蚀电流密度的0.6倍,Ti/TiN复合涂层显著提高了金属Ti的耐蚀性,可为空间燃料电池金属双极板表面改性提供技术支持。

关键词：多弧离子镀 Ti/TiN复合涂层耐腐蚀性能

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高开采价值小行星探测目标选择探讨

中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 89-97页

作者：林亲王超姚伟中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

随着全球金属消费量不断攀升和地球能源日渐紧缺,开发利用小行星资源已成为有效解决矿产资源和能源储备问题的主要探索途径之一。首先根据小行星自身价值、开采利润和成本效益等,从众多小行星中筛选出高开采价值的目标范围;再综合分析... 详细信息

随着全球金属消费量不断攀升和地球能源日渐紧缺,开发利用小行星资源已成为有效解决矿产资源和能源储备问题的主要探索途径之一。首先根据小行星自身价值、开采利润和成本效益等,从众多小行星中筛选出高开采价值的目标范围;再综合分析轨道特性、尺寸大小和自转周期等约束因素对小行星探测可行性的影响,从技术限制角度筛选出未来几十年能实现开采的目标范围;最后,融合高开采价值和特定时间下低技术限制的初选目标,并从发射窗口、目标资源、成本效益和最小速度增量等方面对各目标进行更为详细的比对分析,优选出适合不同时间段探测任务的空间探测对象,从而为未来几十年高开采价值小行星探测目标选择提供参考。

关键词：小行星探测近地小行星目标选择高开采价值成本效益

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火星气动捕获能观性分析与自主导航算法

空间控制技术与应用 2024年第3期50卷 23-32页

作者：崔世航李勇中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

研究火星气动捕获过程中探测器的能观性与导航滤波算法设计问题.采用基于李导数的方法对气动捕获过程进行了能观性分析,在考虑大气密度不确定性的条件下进行了能观度计算.针对系统模型的非线性和大气密度的不确定性,给出参数时变条件下... 详细信息

研究火星气动捕获过程中探测器的能观性与导航滤波算法设计问题.采用基于李导数的方法对气动捕获过程进行了能观性分析,在考虑大气密度不确定性的条件下进行了能观度计算.针对系统模型的非线性和大气密度的不确定性,给出参数时变条件下施密特-卡尔曼滤波的无偏性证明,提出了扩展施密特-卡尔曼滤波(extended Schmidt-Kalman filter, ESKF)算法,有效提升了气动捕获期间的状态估计精度.通过仿真验证,ESKF算法与传统方法相比显示出更优的估计效果,为火星气动捕获任务的实施提供了坚实的理论与方法支持.

关键词：气动捕获能观性分析参数不确定施密特-卡尔曼滤波

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月表温度和地形对科研站选址的影响

中国空间科学技术（中英文） 2024年第2期44卷 125-135页

作者：张思勃刘阳王慎泉彭祺擘王超姚伟中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094 航天员科研训练中心北京100094

月球极区具有独特的地理特征和潜在的水冰资源,是未来月球科学探测和基地建设的优选区域。但月球极地具有太阳光照条件差异显著、月地直接通信范围有限、月表温度变化幅度大、地势陡峭等特点,对选址研究提出了巨大挑战。定量化地研究月... 详细信息

月球极区具有独特的地理特征和潜在的水冰资源,是未来月球科学探测和基地建设的优选区域。但月球极地具有太阳光照条件差异显著、月地直接通信范围有限、月表温度变化幅度大、地势陡峭等特点,对选址研究提出了巨大挑战。定量化地研究月球极地相对宜居区的温度和地形分布,对于深入探索月球极地具有重要意义。利用月球勘测轨道器(LRO)上搭载的激光高度计(LOLA)和辐射计(Diviner)的观测数据产品,建立了一种月球相对宜居区的评估方法;并以月球南极为目标选取了典型的相对宜居区,对相对宜居区内的表面温度的日变化和季节变化特征进行了研究,分析对比了各相对宜居区的地形坡度、表面粗糙度和地形高度分布等情况。其中区域A(Scott M附近)地处月球南极的相对高地(约3~7 km),坡度(中位数为8°)和表面粗糙度(小于2 m)适中;区域B(de Gerlache附近)最靠近南极中心,太阳可见度可高达0.8,坡度较陡(中位数为12.4°),表面粗糙度适中(小于2 m);区域C(Amundsen附近)的地势最低(约-1.8~-0.5 km),太阳可见度(小于0.6)和地球可见度(小于0.5)最小,地形坡度最缓(中位数为5.4°),但是有约26%的区域表面粗糙度大于3 m。夏季夜晚,区域B和区域A内局部温度可分别超过0℃和-20℃,具有相对较好的温度环境,可作为潜在的选址区域。

关键词：月球表面温度月球地形高度月球表面坡度月球表面粗糙度月球相对宜居区

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改进高斯云模型及其在装备保障体系能力评估中的应用

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1673-1681页

作者：汪涛周文雅郭继唐王博大连理工大学航空航天学院大连辽宁116024 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

针对云模型在评估方法使用过程容易出现雾化特性差、评估结果不能直接使用的问题,提出一种改进的高斯云模型。该模型针对相同指标的专家评估结果,利用相似关系矩阵对专家进行聚类并赋权,求解每类专家的评估高斯云模型,并将其与权重结合... 详细信息

针对云模型在评估方法使用过程容易出现雾化特性差、评估结果不能直接使用的问题,提出一种改进的高斯云模型。该模型针对相同指标的专家评估结果,利用相似关系矩阵对专家进行聚类并赋权,求解每类专家的评估高斯云模型,并将其与权重结合形成该评估指标的评估云模型;综合所有指标的评估云模型形成综合评估云;将综合评估云与云标尺进行比对得出评估结果。运用该方法对装备保障体系能力进行评估,并与传统云模型所得评估结果进行对比,证明了改进高斯云模型的可行性和有效性,为其在评估方法中的运用提供参考。

关键词：改进高斯云模型相似关系矩阵聚类装备保障体系

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高轨海洋水色卫星综合定标与数据应用研究

兵工学报 2024年

作者：陈卓一孙荣阳王福海李铸澎岳荣刚王成伦中国空间技术研究院

高轨海洋观测卫星是监测近海短时间尺度的海洋环境变化和突发灾害的有效手段。聚焦于高轨海洋水色卫星技术的综合定标与数据应用，探讨在轨海洋水色遥感器的技术现状与发展趋势，指出了当前高轨海洋水色卫星在大气校正、辐射定标和传感... 详细信息

高轨海洋观测卫星是监测近海短时间尺度的海洋环境变化和突发灾害的有效手段。聚焦于高轨海洋水色卫星技术的综合定标与数据应用，探讨在轨海洋水色遥感器的技术现状与发展趋势，指出了当前高轨海洋水色卫星在大气校正、辐射定标和传感器稳定性等方面面临的技术挑战。为应对这些挑战，提出一种天地一体化的定标方案，该方案结合地面定标、实验室定标和在轨定标三者的优势，能够在不同阶段和条件下实现对遥感器的高精度校准。通过使用标准的辐射源和精密的测量设备，地面定标可确保在轨传感器的初始精度，而在轨定标则通过持续监测与校正，维持传感器的长期稳定性和数据一致性。研究总结高轨海洋水色卫星技术在未来的发展方向，强调了多源遥感数据融合、智能化定标算法和自主在轨校正技术的重要性。旨在为海洋观测提供更加准确和可靠的数据支持，推动高轨海洋水色卫星技术在环境监测、资源管理和科学研究中的广泛应用。

关键词：高轨海洋水色卫星定标应用

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海洋激光雷达漫射衰减系数反演方法研究

激光技术 2024年第3期48卷 425-431页

作者：雷子昂杨颂沈振民孙倩张景豪郑永超中国空间技术研究院北京空间机电研究所北京100094 中国空间技术研究院空间激光信息感知技术核心专业实验室北京100094

为了解决漫射衰减系数K d的反演依赖于原位测量数据的问题,提出了一种基于Klett和Fernald法反演K d的融合算法。该融合算法以Klett法反演结果为基准,计算出激光雷达比作为Fernald法迭代时的先验信息,再用Fernald法反演出更加精确的水体... 详细信息

为了解决漫射衰减系数K d的反演依赖于原位测量数据的问题,提出了一种基于Klett和Fernald法反演K d的融合算法。该融合算法以Klett法反演结果为基准,计算出激光雷达比作为Fernald法迭代时的先验信息,再用Fernald法反演出更加精确的水体漫射衰减系数K d;并运用数学解析模型作为融合算法的仿真数据源,解决了实测信号数据量不足的问题,最后基于自研的双频激光雷达系统,利用海试数据对融合算法进行了实验验证。结果表明,融合算法反演得到K d值的均方根误差值为0.74 m-1,精度优于传统的Klett法和Fernald法;所提出的融合算法能够满足近岸浅海水体漫射衰减系数K d反演的收敛和精度要求,且能在没有原位现场环境先验信息的条件下快速计算激光雷达比。该研究对浅海水域的深度测量以及海洋剖面光学参数的测量是有帮助的。

关键词：海洋光学海洋激光雷达激光雷达比水体漫射衰减系数 Klett算法 Fernald算法

含柔性连杆的曲柄滑块机构动力学分析与实验研究

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机械科学与技术 2024年第7期43卷 1168-1179页

作者：黄超李媛媛李萌刘思思马静雅张福林刘金刚湘潭大学机械工程与力学学院湖南湘潭411105 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094 中国空间技术研究院北京空间飞行器总体设计部北京100094

为了研究柔性连杆、带有固体润滑涂层MoS_2的铰链接触副对含间隙铰链机构的动力学特性的影响规律,以曲柄滑块机构为研究对象,使用Adams软件进行数值仿真分析,研究了柔性连杆材料、铰链间隙、铰链接触副材料和铰链接触副表面固体润滑涂... 详细信息

为了研究柔性连杆、带有固体润滑涂层MoS_2的铰链接触副对含间隙铰链机构的动力学特性的影响规律,以曲柄滑块机构为研究对象,使用Adams软件进行数值仿真分析,研究了柔性连杆材料、铰链间隙、铰链接触副材料和铰链接触副表面固体润滑涂层对曲柄滑块机构动力学特性的影响。通过搭建与数值仿真参数一致的含间隙铰链的曲柄滑块试验台,试验验证了柔性大的连杆、较小的间隙值、接触刚度较小的接触副材料能够减小机构的振动,带有涂层的铰链能够有效减小接触面的磨损量。试验结果和数值仿真结果较为一致,能够有效的反应各种工况对含间隙机构的影响规律,为固体润滑涂层在航天领域中含间隙铰链接触副展开机构的减振抗冲击研究提供理论基础和试验依据。

关键词：间隙铰链柔性连杆振动曲柄滑块

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星载海洋剖面多要素探测技术与系统研究

红外与激光工程 2024年第1期53卷 236-248页

作者：孙倩沈振民杨颂王子豪王元庆梁琨尚卫东王培培俞越赵号吕红刘正坤郑永超北京空间机电研究所北京100094 中国空间技术研究院空间激光信息感知技术核心专业实验室北京100094 华中科技大学电子信息与通信学院湖北武汉430074 中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230026

海洋立体结构信息是未来实现海洋透明与海洋强国的基础,针对海洋剖面探测能力不足的问题,以及星载海洋剖面多要素同源同域一体化探测空白,开展星载海洋剖面多要素探测技术与系统方案研究,提出新型激光主被动复合、能谱复用探测技术体制... 详细信息

海洋立体结构信息是未来实现海洋透明与海洋强国的基础,针对海洋剖面探测能力不足的问题,以及星载海洋剖面多要素同源同域一体化探测空白,开展星载海洋剖面多要素探测技术与系统方案研究,提出新型激光主被动复合、能谱复用探测技术体制,面向未来星载应用,完成星载海洋剖面多要素探测载荷系统设计。其中,激光器谱段设计为486、532 nm多波长一体化最佳配比输出,光电接收探测系统选用1 m×5 m超大口径可折叠光栅主镜,经过仿真分析,探测系统可实现大洋水深100 m深度、温度、盐度以及后向散射系数等多要素同源探测能力,同等体积包络条件下,能量收集能力提升5倍。

关键词：激光雷达海洋剖面探测主被动复合大口径光栅