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长缨在手 敢缚苍龙

 
 
 
 
 

日志

 
 

我国空间维护技术研究进展  

2016-01-23 15:29:48|  分类: 宇航工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    空间在轨服务是指在空间中通过人、机器人或两者结合完成涉及延长各种航天器(如卫星、平台、空间站及所属舱段和空间运载器等)使用寿命和提高其系统性能的空间装配、维护和服务等空间操作。
    任何航天运载工具的运载能力都是有限的,对于空间重型或大型结构就必须在太牵中实施存轨装配。此外,在太空这样的复杂环境中,所有航天器随时都有可能失效、退化或废弃而失去价值,重新发射替代航天器只能导致成本倍增,但利用空间维护和服务技术就可有效解决这一问题。空间在轨服务的范围包括非常广泛的装配、维护和服务(Space Assembly, Maintenance and Servicing, SAMS)操作功能。
    (1)空间装配是指在空间中将不同的部件连接起来构建成一个结构、子系统或子系统的单元体等空间设施,它包括航天器、空间系统或空间机构的在轨连接、构建或组装,小到如电池阵、天线的安装与展开,大到大型独立舱段的在轨对接,以及更大规模的大型空间结构的构建。
    (2)空间维护是指按照必要的或指定的计划程序来维持空间设施或设备,它包括观察、监视、检查、诊断、表面修补、维修、部件替换、污染物清除、测试、检验等维护性活动,但不包括消费品的补给。
    (3)空间服务主要是指航天器可消耗品的替换等后勤保障任务,包含消费品和消耗品的补给,如流体物质(包括液体和压缩气体)的直接输送、流体贮箱的替换和可包装的消费品(如电池或胶片)的替换等。广义上,空间服务还包括空间系统在太空中的捕获、取回、发射、再推进和恢复,空间碎片的捕获或抑制以及营救航天员等操作。
    按照在轨服务主体的类型分类,航天器在轨服务主要包括有人在轨服务和自主在轨服务两类,有人在轨服务是指以航天员为主导或直接参与的在轨服务活动,自主在轨服务是指无人现场参与、由空间机器人(或类机器人航天器)完成的在轨服务活动。
    相比于有人在轨服务,自主在轨服务具有以下优点:
    (1)自主完成服务任务避免了人的参与,从而降低了空间服务航天器的成本,也避免了航天员太空操作的危险;
    (2)航天器自主完成测轨、测控等工作,可节省大量的人力、物力;
    (3)在轨服务航天器自主运行减少了天地间的交互,使航天器不易受到干扰和攻击,从而增强了其在轨运行的隐蔽性,提高了在复杂空间环境中的生存能力,以及战时对目标攻击的突然性;
    (4)自主在轨服务能够快速处理突发事件,及时排除目标故障,从而提高了航天器在轨服务的效率。

自主航天器服务
    空间自主在轨服务航天器一般为小型或微小型服务卫星(或空间机器人)的形式,它的自主服务主要是通过其自主轨道机动或搭乘轨道运输器进行轨道机动,并与服务对象实现一定的相对运动关系(如交会对接、伴飞等),从而为其提供在轨服务。这样的服务航天器凭借其敏捷机动等特点,能够快速、安全、可靠地在目标附近作近距离机动,为服务对象提供装配、检测、校正、辅助调姿/变轨、燃料补给加注、观察、喷涂、清理、修补等服务行为。该类航天器通过携带喷气推进装置在服务对象、空间站附近的宇宙空间自由飞行,代替航天员完成服务操作。
    空间维护/服务
    自主服务航天器运行于预定停泊轨道或停靠于空间平台,接到服务任务命令后,自主机动至目标航天器附近一定范围内。在稳定观察一段时间后,进行对服务对象的近距离服务操作运动——绕飞、伴飞、接近,并最终实现交会对接,将电源、指令与数据接口连接完毕(如需补给燃料,还需连接燃料管道)。对服务对象系统进行分析和故障诊断,服务航天器此时可接管服务对象的姿轨控等系统,而后进行服务场地清理,去除遮盖、收集碎片,并进行操作辅助设备的连接。进行完应有的维修、补给等服务操作后实施系统检测,检测正常后卸下辅助设备,恢复原有操作状态,断开各接口连接,将姿轨控等系统的控制权交还给服务对象,而后实现两者分离,分离后伴飞、绕飞一段时间,用以进行检查服务对象是否恢复正常工作。任务完成后自主服务航天器进入预定停泊轨道运行,等待下一次任务,或根据需要到大型在轨服务平台对其自身进行维护,或到后勤物资存储平台获取物资补充,然后再停靠于该平台或者进入预定停泊轨道等待下一次任务。
(郭继峰,王平,崔乃刚,《空间在轨装配任务规划》,国防工业出版社,2014年, 第2章)

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2013年7月20日7点37分,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,以“一箭三星”方式,成功将创新三号、试验七号和实践十五号三颗技术科学试验卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。三颗卫星主要用于开展空间碎片观测和空间机械臂操作等空间维护技术科学试验。这是长征系列运载火箭的第179次发射。

 卫星 研制单位 用途 国外类似项目
 创新三号 上海微小卫星工程中心 空间碎片观测 SBSSSapphire
 试验七号 五院东方红 空间机械臂遥操作试验 ETS-7ROTEX
 实践十五号 八院 近地轨道机动飞行器 XSS-11ASTRO
  
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http://www.doc88.com/p-3877771687563.html

我国空间维护技术研究进展 - kktt - 长缨在手  敢缚苍龙
 
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我国空间维护技术研究进展 - kktt - 长缨在手  敢缚苍龙
 
黄攀峰
西北工业大学教授、博导。研究方向:空间机器人技术、遥操作技术。
主要从事空间机器人及遥操作技术研究,承担国家863计划重大项目、重点项目和国家自然科学基金等科研任务。担任国家863计划航天航空领域重大项目专家组专家和我国空间维护技术科学试验任务运控系统副总设计师,研制了我国首套空间遥操作系统,于2013年9月在我国首次实施人在地面对空间机械手的遥操作试验。在我国首次提出并研制了空间绳系机器人,解决了空间非合作目标抓捕难题,并进行了地面验证试验。

China Testing New Space Weapons
China conducts satellite capture in space as part of Star Wars military program
BY: Bill Gertz   
October 2, 2013 5:00 am

China last week conducted a test of a maneuvering satellite that captured another satellite in space during what Pentagon officials say was a significant step forward for Beijing’s space warfare program.

The satellite capture took place last week and involved one of three small satellites fitted with a mechanical arm that were launched July 20 as part of a covert anti-satellite weapons development program, said U.S. officials familiar with reports of the test.

One official described the satellite-grabbing spacecraft as a “mobile satellite launch vehicle.”

A Pentagon spokeswoman declined to comment on the specifics of the test. But Cynthia O. Smith, the spokeswoman, confirmed that the satellites, designated Payloads A, B, and C, have maneuvered in space since their launch.

“The United States Strategic Command's Joint Functional Combatant Command for Space (JFCC-Space), consistent with its routine operations to maintain track of objects in space, has monitored these satellites since their launch and has noticed the relative motions of these satellites amongst each other and with respect to other space objects,” she said.

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技物所首批年度重要科技进展揭晓
2014-03-19
实践十五号飞行器光电组合探测系统首次集成了主被动探测相结合的可见光、红外、激光、二维伺服机构共光轴设计的天基跟瞄系统,设计方案独特,技术指标国内领先,达到当前国际同类产品先进水平。圆满完成在轨实验,验证了光电组合远距离大空域目标探测识别、多传感器信息快速融合、全天候连续跟踪测量、高精度测距测角、近程清晰成像等一系列关键技术,为技物所在天基监视、目标识别领域占得先机,获得了用户好评。

航天科技八院空间科学总体部

       2015年12月8日上午,八院空间科学总体部正式揭牌成立,标志着八院在进一步提高系统融合创新能力的方向迈出了坚实的一步。根据八院规划,新成立的空间科学总体部挂靠上海宇航系统工程研究所。
       空间科学总体部依托我所,与我所多年来在飞行器领域的积累有很大的关系。一方面,这些年来我所载人航天领域实现了从一期推进舱总装到三期实验舱Ⅱ抓总,探月工程领域实现了从二期月球车配套到三期轨道器总体,空间维护与服务领域实现了从方案论证到实践十五号,在攻克这些或重大、或难度大、或开创性强的任务的过程中,我所逐渐形成了自己的队伍和核心能力。另一方面,也与八院自身的定位,包括集团公司对八院的定位密切相关。八院覆盖“弹箭星船器”,要建成国际一流的综合性航天产业集团,就必须在现有的基础上融合、创新,逐步实现1+1大于2。因此,八院把发挥综合优势、融合创新的牵头工作,交给空间科学总体部,既充分发挥八院“弹箭星船器”的综合优势以及在空间维护与服务领域的先发优势,又加强领域融合创新发展,提升在新兴领域的集成创新能力。
       空间科学总体部通过体系设计、仿真,组织特色专业牵引关键技术攻关,把潜在的优势转化为胜势,在空间维护与服务重大专项中占据重要地位,切实推动八院多领域的交叉融合创新发展。近期,几项战略性系统级项目竞标成功,展现了八院空间科学领域集成产品开发团队快速响应和融合创新的不俗实力,有力牵引了八院航天运输、空间科学领域的可持续发展,朝着“八院跨领域融合创新中心”迈出了至关重要的一步。
       围绕空间维护与服务领域发展思考、领域前沿技术研发进展、相关核心关键技术研究等方面内容,先后组织和承办了以空间安全与维护、空间站未来应用等为主题的多个学术交流活动,通过广泛而深入地交流,为打造本领域具有重要影响力的战略研究及研发平台起到了积极的推动作用;还与大学、中科院等单位先后联合成立了4个产学研联合实验室,有针对性地开展学术交流与合作,支撑了特色专业建设。
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