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平流层飞艇载荷舱电子设备散热仿真分析

航天返回与遥感 2024年第2期45卷 41-52页

作者：鲁思远于峰孟庆亮王阳北京空间机电研究所北京100094

飞艇载荷舱电子设备的温度极大地影响了其工作可靠性,随着飞艇载荷舱应用途径的拓展,载荷总功率不断增长,设备设计功耗及热流密度显著提升,但平流层气体密度仅为地面的1/18,对流散热能力差,散热问题逐渐成为制约技术发展的关键问题。文... 详细信息

飞艇载荷舱电子设备的温度极大地影响了其工作可靠性,随着飞艇载荷舱应用途径的拓展,载荷总功率不断增长,设备设计功耗及热流密度显著提升,但平流层气体密度仅为地面的1/18,对流散热能力差,散热问题逐渐成为制约技术发展的关键问题。文章为了解决高载荷功率下的散热痛点,引入了两相流体回路散热方法,探究其与风扇强迫散热的散热能力,在分析载荷舱电子设备传热特性的基础上,基于计算流体力学,设计了风扇强迫对流散热系统,同时提出一种采用1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)流体回路对平流层载荷舱电子设备散热的方法,并使用表观热容法对其进行仿真,计算了两种散热方式下飞艇载荷舱的温度场和流场,得到了两种方式的散热能力。仿真结果表明,风扇的散热极限工率约为591 W,两相流体回路方式散热可以解决700 W的散热需求,使用风扇散热可以满足基本散热需求;使用两相流体回路方式散热可以对平流层飞艇载荷舱电子设备进行有效热控,为平流层大功率电子设备散热的设计和计算提供思路。

关键词：遥感载荷平流层飞艇强迫风冷两相流体回路散热设计数值模拟

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卫星指向式双通道遥感相机设计与验证

航天器工程 2024年第1期33卷 68-74页

作者：褚备李玲范建凯高扬张孝弘北京空间机电研究所北京100094

提出一种指向式双通道卫星遥感相机设计,将大范围指向镜和双通道焦面组件相结合,可实现可视范围超1000 km的多光谱成像功能。指向镜的镜头采用大口径高轻量化设计,具备良好的成像稳定性和抗力学性能。机构部分采用高精度驱动单元和精密... 详细信息

提出一种指向式双通道卫星遥感相机设计,将大范围指向镜和双通道焦面组件相结合,可实现可视范围超1000 km的多光谱成像功能。指向镜的镜头采用大口径高轻量化设计,具备良好的成像稳定性和抗力学性能。机构部分采用高精度驱动单元和精密测角装置,能保证视轴在大范围转动过程中的精确指向。焦面组件采用双通道楔板分光设计,实现9个谱段的高精度配准,保证相机图像融合的质量;光机结构优化设计实现相机的高稳定性。地面环境试验表明:相机具有较高的指向精度、良好的稳定性和环境适应性。

关键词：卫星遥感相机大口径轻型指向镜双通道楔板分光高稳定性光机结构

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空间天文紫外偏振探测技术研究进展

红外与激光工程 2024年第3期53卷 224-241页

作者：单睿䶮董联庆李康张牧尧郑国宪张琢杨立欣邵俊杰北京空间机电研究所北京100094

新型空间天文探测技术在科学进步和国家发展方面起着至关重要的作用。其高精度的观测提供了独特的机遇,深化了人们对宇宙的理解,同时推动了天体物理学和宇宙学的前沿研究。这些探测不仅为理论模型的验证与发展提供了不可或缺的数据,还... 详细信息

新型空间天文探测技术在科学进步和国家发展方面起着至关重要的作用。其高精度的观测提供了独特的机遇,深化了人们对宇宙的理解,同时推动了天体物理学和宇宙学的前沿研究。这些探测不仅为理论模型的验证与发展提供了不可或缺的数据,还在基础物理学领域催生了新理论。在国家层面,拥有先进的空间天文探测技术不仅凸显了国家在科研领域的实力,同时为培养高水平的科研人才提供了重要平台,有助于国家在全球科研舞台上赢得竞争优势。因此,对新型空间天文探测技术的研究和发展显得十分紧迫。天文紫外偏振作为一种创新的空间天文探测手段,相较于传统探测手段,紫外偏振测量技术能够提供多维度的观测数据,进而实现全方位的宇宙感知能力,具备巨大地应用潜力。鉴于目前尚未有关于空间天文紫外偏振探测的系统性综述报告和文章,因此,文中从紫外偏振科学研究的角度出发,总结已有的紫外偏振载荷,挖掘这一领域技术发展的思路和途径,最后对该技术未来发展方向进行展望与总结,为我国在该领域的未来研究提供有益参考。

关键词：紫外偏振空间偏振探测空间天文

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分块式空间望远镜技术研究现状及其发展趋势

航天返回与遥感 2024年第1期45卷 78-89页

作者：赵凯伦孙德伟黄巧林田国梁贺金平北京空间机电研究所北京100094

大口径空间光学望远镜是实现高分辨率遥感与高灵敏度探测的重要科学仪器。传统的整体式望远镜口径超过4 m将难以突破现有运载器整流罩有效包络的限制,采用分块式的技术手段可以在满足运载能力的前提下实现口径最大化,是解决当前望远镜... 详细信息

大口径空间光学望远镜是实现高分辨率遥感与高灵敏度探测的重要科学仪器。传统的整体式望远镜口径超过4 m将难以突破现有运载器整流罩有效包络的限制,采用分块式的技术手段可以在满足运载能力的前提下实现口径最大化,是解决当前望远镜高分辨率与高信息收集能力的最优选择。文章先从部署形式上对分块式空间望远镜的国内外研究现状进行了梳理,归纳出分块望远镜在技术实现路线上的技术类型和特点,分别对高精度机构展开技术、机器人智能装配技术、波前检测与调控技术以及超轻可调分块镜技术进行了技术内涵及实现技术途径分析,最后面向未来远景目标,对分块式空间望远镜的技术发展作了展望。

关键词：分块镜可展开机构在轨组装高分辨率空间望远镜

地月周期轨道对地月L1与L2附近Halo轨道的可见性分析

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航天返回与遥感 2024年第2期45卷 53-65页

作者：李星明果琳丽伏瑞敏郑国宪王培培董联庆北京空间机电研究所北京100094

随着去往月球航天器的增多,现有的近地空间光学卫星与地基光学望远镜的探测能力已无法满足要求,急需增强地月空间观测能力,通过使用地月周期轨道来填补地月空间观测能力的不足被认为是一种有效手段。针对地月周期轨道的特性,文章基于微... 详细信息

随着去往月球航天器的增多,现有的近地空间光学卫星与地基光学望远镜的探测能力已无法满足要求,急需增强地月空间观测能力,通过使用地月周期轨道来填补地月空间观测能力的不足被认为是一种有效手段。针对地月周期轨道的特性,文章基于微分校正原理对三体轨道建模,并完成了算法的设计,提出了地月周期轨道的选择原则,并优选了3条轨道。在地月周期轨道对地月拉格朗日点L1、L2附近Halo轨道的可见性分析中,为方便评估,采用类球体的物体星等评估模型来定义可见性的评估标准;基于卫星工具包提供模型计算中涉及的自然天体、物体和观测卫星三者的时空关系,给出了可见性分析过程及结果,研究表明地月周期轨道对地月拉格朗日点L1、L2附近Halo轨道均有不错的观测效果,其中轨道1对地月周期轨道的可见性综合最高,均大于95%。

关键词：地月周期轨道微分校正 Halo轨道星等模型可见性空间探测

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基于在轨MTF测试的定量图像质量提升方法

航天返回与遥感 2024年第2期45卷 125-133页

作者：周雨荷伏瑞敏齐文雯北京空间机电研究所北京100094

针对TDI推扫型光学遥感载荷在轨工作时可能出现的垂轨或沿轨方向图像质量下降现象,提出一种基于在轨MTF测试的单方向可定量图像质量提升方法。首先,采用刃边法测试得到沿轨和垂轨两个方向的MTF曲线,选取从零频到奈奎斯特频率范围内的n... 详细信息

针对TDI推扫型光学遥感载荷在轨工作时可能出现的垂轨或沿轨方向图像质量下降现象,提出一种基于在轨MTF测试的单方向可定量图像质量提升方法。首先,采用刃边法测试得到沿轨和垂轨两个方向的MTF曲线,选取从零频到奈奎斯特频率范围内的n个不同频率点,根据MTF目标值与实测值的比值确定各选定频率点的MTF提升倍数,依据频域响应特性并以提升倍数作为频域响应幅值构建空域卷积函数,同时结合在轨实测信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)构建抑噪函数,在确保SNR的前提下实现的MTF的定量提升。根据在轨试验验证结果表明,按照所提方法进行图像质量提升,在噪声抑制阈值0.5 dB范围内,垂轨方向MTF基本不变,沿轨方向奈奎斯特频率点的MTF提升2.51倍,获取的图像清晰度提升8.33%,证明该方法可有效实现定量图像质量提升。

关键词：在轨MTF测试可定量图像质量提升光学遥感

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地月云网:跨域融合一体的地月空间网络

中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 43-50页

作者：乔梁李承昊王善澎李炯卉刘雷徐勇燕洪成孙哲蕾北京空间飞行器总体设计部北京100094

为了更好地发挥地月空间基础设施对各类用户的服务效能、构建跨域融合一体的地月空间网络,提出了地月云网概念,各星座/设施之间及其内部通过无线链路连接成网,并通过一体化网络协议实现地月空间组网。地月空间组网运行将对传统深空探测... 详细信息

为了更好地发挥地月空间基础设施对各类用户的服务效能、构建跨域融合一体的地月空间网络,提出了地月云网概念,各星座/设施之间及其内部通过无线链路连接成网,并通过一体化网络协议实现地月空间组网。地月空间组网运行将对传统深空探测任务带来颠覆性变革,可以实现全时段测控、高效数据回传、器间任务协同等。然而,地月云网具有高动态、大时延、强异构特点,这给地月空间组网带来了挑战。对地月空间网络发展与特点进行了分析,构建了适应地月空间特征及满足未来深空探测网络节点互联需求的地月云网协议栈,具有一体化、通用化、分层化、智能化、国际化的特点,并对其数据面和控制面设计进行了阐述。同时对未来地月云网协议发展进行了展望,提出了关键技术。

关键词：地月云网跨域融合地月空间网络协议栈

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风云三号E星空间环境载荷综合探测技术

北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 145-156页

作者：沈国红黄聪张鹏飞张效信王金华李佳薇宗位国张珅毅张贤国孙越强杨勇张焕新邹鸿王劲东孙莹白超平田峥中国科学院国家空间科学中心北京100190 北京市空间环境探测重点实验室北京100190 中国气象局国家卫星气象中心北京市空间天气重点实验室北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 上海卫星工程研究所上海201109 北京大学地球与空间科学学院北京100871

针对中国风云三号卫星运行的低地球太阳同步轨道,开展空间环境及粒子辐射效应监测,提出基于空间环境监测器Ⅱ型载荷的综合探测技术。在各载荷技术指标的地面研制过程中,通过标准放射源、等效信号源、粒子加速器和标准磁场等不同方式进... 详细信息

针对中国风云三号卫星运行的低地球太阳同步轨道,开展空间环境及粒子辐射效应监测,提出基于空间环境监测器Ⅱ型载荷的综合探测技术。在各载荷技术指标的地面研制过程中,通过标准放射源、等效信号源、粒子加速器和标准磁场等不同方式进行标定和实验验证。结果表明,多方向全能谱粒子探测的能量范围为30 keV~300 MeV,精度优于10%;磁场强度测量范围为-65023~+65023 nT,精度优于0.73 nT;电位探测范围为-32.4~+23.7 kV,灵敏度优于10 V;辐射剂量探测范围为0~3×10^(4) rad(Si),灵敏度优于8.3 rad(Si)。通过空间环境监测器Ⅱ型载荷对卫星运行轨道上的粒子辐射环境、原位磁场矢量变化、辐射剂量累积以及卫星表面电位变化等进行观测,可以为航天活动、卫星设计、空间科学研究及空间天气预警预报业务提供必要的数据支撑。

关键词：空间环境粒子探测电位探测辐射剂量磁场探测

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“祝融号”火星车有效载荷系统设计与实现

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 149-164页

作者：王连国朱岩张宝明沈卫华上官芝张文璋王蔚李雪杜庆国中国科学院国家空间科学中心北京100190

利用火星车上配置的有效载荷进行火星表面巡视探测,可以对火星表面局部地区开展高精度科学探测.火星车上配置的有效载荷包括:导航地形相机(与GNC导航相机复用)、多光谱相机、火星车次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探... 详细信息

利用火星车上配置的有效载荷进行火星表面巡视探测,可以对火星表面局部地区开展高精度科学探测.火星车上配置的有效载荷包括:导航地形相机(与GNC导航相机复用)、多光谱相机、火星车次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪和火星气象测量仪.通过集成一体化设计的载荷控制器对载荷进行控制和管理.针对资源紧张条件下自主控制多载荷进行协同科学探测的需求,采用集中式载荷控制方法,建立新型的载荷电子学和载荷数管集成一体化硬件架构,创新性设计基于工作模式表的高效自主载荷探测模式,采取多项健康管理措施,能够自主对故障载荷进行恢复和隔离.“祝融号”火星车已圆满完成了既定巡视探测任务,各有效载荷设备工作正常,探测数据有效.本文介绍了火星车有效载荷系统的设计要点和实现情况.

关键词：火星车有效载荷系统设计自主探测