开启商业航天新时代_美国_龙_飞船国际空间站对接试验简析_陈杰
美国国家航空航天局2011年年末回顾
美国国家航空航天局2011年年末回顾（一） [据美国国家航空航天局网站2011年11月30日报道] 2011年，NASA开始为人类深空探索研制一种大推力火箭，帮助树立一个商业航天飞行和技术突破的新时代，更充分地利用了新近完成的太空站，取得了有关宇宙的重大发现，其中许多工作都将使地球生命受益。“今年真的是人类探索太阳系进入新时期的起点”，NASA局长查尔斯·博尔登说，“与取得有关地球和宇宙的重大发现一样重要的是，激发和教育着新一代的科学家和工程师工作，以及，正在通过NASA 9年以来首次审计改善（clean audit）使航天局保持稳固的财政基础的努力。今年是整个NASA团队的里程碑之年。” 一、深空探索 2011年，NASA走过了美国新型太空运输系统开发的几个里程碑，这一系统将作为美国未来人类太空探索工作的基础。最初的决策是在5月底，NASA局长博尔登选择“猎户座”乘员探索飞行器作为将航天员送往低地轨道以远的航天器。9月，博尔登宣布设计一种新型太空发射系统，这是一种大推力的运载火箭，可以将航天员送到前所未至的更远太空。11月，NASA宣布计划在其与洛·马航天系统公司的合同中，于2014年初增加一次“猎户座”无人飞行试验。探索飞行试验（EFT-1）经过两个临时轨道后，到达很高的地球轨道远地点，然后进行一次高能量的大气层再入，“猎户座”将降落于加利福尼亚海岸，并利用用于未来载人探索任务的作业方法回收。今年一年，工程师们在斯坦尼航天中心对J-2X发动机进行了多次点火试验，在兰利航天中心对“猎户座”进行了多次水面溅落试验。9月，NASA和ATK航天系统公司成功对Motor-3发动机进行了2分钟的全尺寸试验，这是航天局最大、最强的固体火箭发动机。 二、商业航天活动 4月，NASA就航天局的第二轮商业乘员开发工作授予了四项航天活动协议，价值2.693亿美元。每个公司获得2200万到9230万美元，用于发展商业乘员运输系统基本部分，如运载火箭和航天器，使系统部件的设计和开发成熟。私家公司为蓝源公司、内达华山脉公司、太空探索技术公司和波音公司，将致力于加速实现前往国际太空站的美国商业乘员运输系统，减小美国载人航天飞行能力的欠缺。 三、国际太空站向研究任务过渡 11月2日，NASA和国际伙伴庆祝利用国际太空站建成永久人类居住点11周年。在这一实验室中，进行了超过1400项研究和技术开发实验，许多实验正在推动医药、环境系统和对宇宙的认识。NASA选择了一个独立的非营利性组织——CASIS来管理通过作为国家实验室的国际太空站美国部分的科学、技术研究。2011年，机器人航天员-2——人类第一个类人机器人，以及用于试验在轨卫星服务的机器人技术的机器人燃料加注任务（RRM）被送至国际太空站。 为了准备2012年进行的首次国际太空站商业补给任务，NASA一直与太空探索公司和轨道科学公司密切合作，确保“龙”和“天鹅座”货运飞船设计和运行与太空站兼容。系统集成活动还包括物理和运行界面验证、安全评估、接口软件试验、运行计划、乘员训练和任务仿真。今年，NASA的2009届航天员培训班毕业，开始招收新一届航天员培训班。这些新的航天员将推动国际太空站的站上研究，造福地球生命，开发用于探索太阳系的长期飞行所需的知识和技能。他们还将成为首批乘坐新一代商业运载火箭和新型大推力火箭前往深空的先锋。
航天测控技术发展
航天测控技术发展综述 摘要随着世界航天活动的蓬勃发展，航天测控技术为了适应各类航天任务的要求也处于快速发展期。本文首先综合介绍了航天活动和测控技术的发展，列举了各典型航天活动；而后分别介绍了美国、俄罗斯、欧洲和我国的航天测控技术发展及现状，分析了各国的航天测控网的组建及发展，以及在航天活动中所起的作用，重点分析了我国的测控技术发展历程以及在未来的发展要求；最后，总结了未来的航天测控技术发展趋势，得出的结论为，天基和地基一体化测控通信系统是航天测控未来的毫无疑问的发展方向。 关键词航天任务测控技术地基天基 1 概述 自上世纪50年代首颗人造地球卫星发射成功以来，航天事业的发展在国民经济、国防建设中的作用日益突出。进入新世纪后,世界航天活动呈现蓬勃发展的新态势。世界上的主要航天国家纷纷制订航天发展目标和发展策略。如欧盟“伽利略”试验卫星进行在轨测试验证;美国GPS系统进行现代化和新一代卫星导航系统的规划以及以火星为代表的深空探测等；我国的航天事业也处于繁荣发展的时期：载人航天任务和“嫦娥”探月工程的成功设施、跟踪和数据中继卫星“天链一号”的发射、“北斗卫星”导航系统建设,标志着我国的空间活动已进入一个新阶段。这一切表明,空间已成为人类在新世纪积极开发与探索的重要领域。 航天测控为各类航天飞行器提供测控支持,贯穿整个航天任务过程,是航天工程中极为重要的环节。它的发展与航天任务同步进行,相辅相成,互相推动。随着航天任务的多样化，测控技术也随之发展。 2 国外航天测控技术的发展及现状 2.1 美国 美国作为目前世界上的航天强国，其测控技术也是发展最快最先进的。美国的航天测控网主要是美国国家航空航天局的航天测控和数据采集网。航天测控和数据采集网有用于地球轨道航天计划的航天跟踪和数据网和用于月球和行星探测的深空网两种。为这两个网传递各种信息的地面通信系统是综合通信网。航天跟踪和数据网是20世纪70年代初由卫星跟踪和数据采集网与载人航天网合并而成的，用于所有科学卫星、应用卫星和载人飞船的测控和数据采集。这个网的指挥控制中心设在戈达德航天中心。1983年后又增加了跟踪和数据中继卫星系统，它由两颗静止轨道上的跟踪和数据中继卫星与新墨西哥州的白沙地球站组成。它能对中、低轨道航天器进行连续跟踪测量和控制。深空网由控制中心和5个测控站组成，中心设在加利福尼亚州的喷气推进实验室(JPL)，测控站分别设在美国加利福尼亚州的戈尔德斯敦、澳大利亚的堪培拉和武麦拉、南非的约翰内斯堡以及西班牙的马德里。此外，美国还有一些规模较小的应用卫星专用网，如子午仪号导航卫星跟踪网、国际通信卫星跟踪网等。 2.2 俄罗斯 俄罗斯的航天测控技术主要继承和发展了前苏联的技术。俄罗斯航天测控网由航天控制中心、测控站(陆上固定测控站、海上测量船和测量飞机)、测控站协调中心、通信系统和时间统一系统组成。地面测控站主要设在原苏联境内。其中拜科努尔发射场首区的4个测控站、卡拉干达、萨雷沙甘靶场跟踪系统、巴尔瑙尔、叶尔塞斯克、乌兰乌德等测控站，配合拜科努尔发射场的发射指挥控制中心对发射段到入轨前的航天器进行跟踪监控。红色村、朱萨雷、科尔帕舍沃、乌兰乌德、乌苏里斯克和堪察加-彼得罗巴甫洛夫斯克等6个测控站，保障莫斯科近郊的航天指挥控制中心对入轨后的航天器进行指挥控制。另
全球十大太空研究组织
全球十大太空研究组织 太空存在着无数的秘密在大气层之外的天体更是多如 牛毛，这一片未知区域等待着人类进步一的开发与研究。国际航空联合会定义在100公里的高度为卡门线，为现行大气层和太空的界线定义。美国认定到达海拔80公里的人为宇 航员，在航天器重返地球的过程中，120公里是空气阻力开始发生作用的界线。以下整理全球十大太空研究组织的名单：第十名：加拿大航天局加拿大航天局标志该组织是由加拿大工业部管理，成立于1989年，总部在魁北克省蒙特利尔。 组织的目标是成为开发和利用航天技术的领导者。加拿大太空局局有五部分：航天系统、航天技术、航天科学、加拿大宇航员处和航天运行处。1962年，加拿大发射了Alouette 1，成为第三个在人造卫星上空的国家。年度预算为4.83亿美元。第九名：印度空间研究组织印度空间研究组织标志通常被称为ISRO，印度空间研究组织是印度的国家航天机构，创建于1972年，总部位于印度班加罗尔，雇佣约2万名员工，主要从事与航天和空间科学有关的研究。该组织建造的第一颗卫星是Aryabhata，1975年4月19日由苏联发射。印度2013年发射的首颗火星探测器“曼加里安”号安全进入 火星轨道。至此，印度成为亚洲首个拥有火星探测器的国家。它有在单个有效载荷发射20颗卫星的纪录，其中一颗来自
谷歌。第八名：中国国家航天局中国国家航天局标志中国国家航天局，于1993年4月22日成立，其职责是执行中国的国家航天政策。国家航天局是在原航天工业部的基础上建立起来的。2013年12月2日，嫦娥三号探测器——中国第一个月球软着陆的无人登月探测器发射成功，未来的火星探测工程于今年1月11日正式批复立项，预计2020年左右发射一颗火星探测卫星。第七名：意大利航天局意大利航天局标志意大利航天局是意大利政府于1988年为了对空间探索的资金运用、管理和协调而成立的空间机构。意大利航天局是意大利教育大学研究部的辖下单位，并且和许多国家或国际性空间研究与科技研发单位合作。 意大利航天局负责意大利国家级航太计划的草拟和确保能够执行。共有200名工人，预算为18亿美元。第六名：德国航空航天中心德国航空航天中心标志德国航空航天中心是德国的国家级航太、能源与交通运输研究机构，总部设在科隆，并且设有多座分支机构。德国航空航天中心和许多国内或者国际的单位合作从事广泛的研究，主要任务是地球与太阳系探索，以及开发保护环境的科技、通讯、交通运输与能源。该机构的预算估计为20亿美元。第五名：法国空间研究中心法国空间研究中心标志它成立于1961年，该中心负责制定和实施所有的法国航天计划(包括国际合作)的国家机构。又称法国航天局。外文简称CNES。其中一些项目是
航天测控通信数传系统概述
航天测控数传通信系统概述 1 应用背景 数传系统做为航天测控数传通信系统的组成部分，在未来天地一体化信息网络系统建设中发挥越来越重要的作用。 应用领域如下： 1）气象、测绘、航侦、预警、侦察等卫星开展业务工作，向地面发送遥感信息。 2）接收空间导航卫星发射的无线电信号，形成定位信息。 3）与通信卫星进行数据收发。 4）深空通信（以遥测方式接收） 5）进出空间任务时飞行器参数实时传输，用于飞行状态判决。（区别于遥测） 6）中继星 实现在轨飞行器与地面之间的天地数传通信一般有三种实现途径： 1）地面应用系统的专用地面接收站直接接收星上应用数据。 2）利用中继卫星系统中转星上应用数据，其优势在于能大大减少测控网覆盖盲区，如神舟系列任务中采用了这种方式。 3）利用统一测控设备的载波搭载传输，测控中心收到后将数据转发给用户单位。当前未单独建设地面接收站的用户单位一般采用这种方式，针对微小卫星的发展有较好工程应用价值。 建设专用地面接收站作为传统的数传通信模式，其成本较大，考虑到未来卫星商业应用前景广阔，且数传需求将持续增大，建设专用地面站经济效益低下，利用卫星测控系统实现数传通信成为一种经济高效的选择。目前，许多新研测控设备均已考虑测控数传一体化功能，部分已列装的测控设备也根据任务需求在基带进行了改造，增加了数传功能。 2 典型的数传系统
3 发展方向 1）测控数传一体化，最大化利用信道；统筹利用现有地面设备资源。但其面临的主要问题在于现行卫星测控网是基于S频段，无法满足高速率传输需求。 2）发展上行数传。 3）提高工作频段，实现更高速率数据传输。 4）加大天基中继平台建设，组建天地一体化信息网络，为数传提供高速通道（欧洲“太空数据高速路”EDRS） 5）星间、星地激光通信
美国航空航天局管理“大数据”洪流惠及全球
美国航空航天局管理“大数据”洪流惠及全球华盛顿——美国航空航天局（NASA）及其几十个使命项目每天传回的数据犹如奔涌的河流。航天器监测从我们的地球家园到遥远星系的一切，将图像和信息传回地球。所有这些数码记录都需要储存、索引和处理，以便世界各地的工程师、科学家和其他人员可以使用这些数据来理解地球及其以外的宇宙。 使命项目策划者和软件工程师正在寻找管理如此庞大复杂而且不断增大的数据流的新策略，这样的数据流在信息技术行业中被称为“大数据”（Big Data）。 “大数据”有多大？美国航空航天局的各项使命每小时收集数百TB数据。仅1TB就相当于在50,000棵树制成的纸张上打印的信息。 位于加利福尼亚州帕萨迪纳（Pasadena）的美国航空航天局喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的美国航空航天局太阳系可视化项目（Solar System Visualization project）的负责人埃里克·德容（Eric De Jong）说：“科学家们将大数据用于各种目的，从预测地球的天气到监测火星上的冰盖再到搜索遥远的星系。我们是数据的保存者，而数据使用者则是需要图像、拼图、地图和影片来寻找模式并验证理论的天文学家和科学家。”太阳系可视化项目可将美国航空航天局使命项目的科学成果转化为研究人员可以使用的可视化产品。 德容解释说，应对来自太空使命的数据涉及三个方面：储存、处理和访问。第一项任务——储存或存档数据，对于更大量的数据来说自然更具挑战性。平方千米阵（Square Kilometer Array）是计划部署在南非和澳大利亚的由数千个望远镜组成的阵列，预计每天产生700TB图像数据，相当于因特网每两天的所有数据流量。工程师们正忙于开发更好地储存信息的创新软件工具，而不是创造更多硬件。 美国航空航天局“大数据”计划的一位项目负责人克里斯·马特曼恩（Chris Mattmann）说：“我们不必做无谓的重复劳动。”美国航空航天局一直在加大对开源软件（Open-source Software）的整合，为太空使命提供经改进的数据处理工具。而后，美国航空航天局的这些工具可供世界其他人用于不同的应用领域。 德容和他的团队正在开发信息可视化的新方式。例如，美国航空航天局火星勘测轨道飞行器（Mars Reconnaissance Orbiter）上一个摄像机拍摄的每个图像含有120兆像素。除了制作电脑图像和动画使科学家和公众能够近距离了解这
航空航天类专业就业前景
提起航空航天，同学们可能马上会联想到飞机、人造地球卫星、运载火箭、卫星导航定位，或是“神舟”系列载人飞船，以及备受国人瞩目的“嫦娥一号”。人类自古就梦想探知太空的奥秘，嫦娥奔月、敦煌飞天等神话传说，无不反映出古人对宇宙的神往。我国明朝的万户手持大风筝飞天，成为世界上首个以身尝试用“火箭”飞行的人；1912年我国近代航空事业创始人冯如制成中国第一架飞机；2007年“嫦娥一号”绕月探测卫星成功发射……国人的飞天梦想一步步得以实现。像“神舟”系列飞船、“嫦娥一号”月球探测卫星这样举世瞩目的飞天计划，必将在国际航空航天舞台上大展风采。 航空航天技术是信息、能源、制造等综合性尖端技术的集合，是一个国家综合科技实力的象征和衡量标志，在国家的军事国防中起着中流砥柱的作用。近几年“神舟”系列载人飞船的成功飞行，以及我国首架具有自主知识产权的喷气式支线飞机ARJ21总装下线等，引发了人们对航空航天技术领域的极大关注，而航空航天类专业更是吸引了不少同学和家长的眼球，被同样怀揣飞天梦想的考生所追捧。 学科优势助推人才起飞 航空航天类专业主要研究飞行器的结构、性能和运动规律，培养如何把飞行器设计制造出来并送上太空的工程技术专业人才。从狭义上讲，航空航天类专业包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、飞行器环境与生命保障工程、探测制导与控制技术等主体学科专业。然而，无论是飞机还是航天飞行器，都是综合科学技术的结晶，涉及材料、电子通讯设备、仪器仪表、遥控遥测、导航、遥感等诸方面。因此从广义上讲，材料科学与工程、电子信息工程、自动化、计算机、交通运输、质量与可靠性工程等都是航空航天技术不可或缺的学科专业。随着航空航天事业的迅猛发展，近年来又催生出航天运输与控制、遥感科学与技术等新兴专业。 航空航天类专业对同学们的要求是“厚基础、强能力，高素质、重创新”。同学们要学习和掌握航空航天技术的基础理论和知识，接受航空航天飞行器工程方面的系统训练，通过各种实践性教学环节，可具备坚实的理论基础，良好的实践能力和分析、解决问题的能力，以及创新能力。毕业生在数学、物理、力学、计算机等方面的基础比较扎实，在逻辑、分析、空间想象力、推理等思维上优势明显，知识面宽，适应力强，发展潜力大。本科毕业生考取研究生的比例很高，申请国外大学奖学金的成功率也较高。 有同学认为航空航天类专业就业覆盖面窄，如果毕业后不能进入航空航天类企业，就很难找到专业对口的工作。其实不然，航空航天高科技辐射国民经济各个部门，航空航天类专业扎实的工程技术理论与实践基础平台，促成了其拓展性宽、应用性强、适用面广的专业特点。可供毕业生选择的对口职业有很多，如飞行器设计、制造人员，科研机构研究人员，国防部门研究管理人员，各级政府部门负责航空航天相关工作的研究管理人员，民航企事业单位的技术管理人员等。毕业生不仅可从事航空航天等领域的设计、制造、研发、管理等工作，还可在民航、船舶、能源、交通、信息、轻工等其他国民经济领域施展才华，像微软、IBM、贝尔、方正、海尔等知名企业都曾纷纷到航空航天院校招贤纳才。很多民用部门也都点名要航空航天类专业的毕业生，认为他们基础扎实、学以致用。 ________________________________________ 行业繁荣点燃人才需求 航空航天科技工业是知识密集和技术密集的高技术领域，航空航天技术的广泛应用影响到政治、经济、军事、科技、文化及通信、气象、能源、探测等领域，成为社会进步的强大动力。从世界范围来看，航空航天科技工业是朝阳产业，在提升国家整体科技水平和综合国力方面起着龙头的作用。 我国经济的快速发展为航空航天工业提供了广阔的发展空间。国务院公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，关于大型飞机、高分辨率对地观测系统、载人航天工程与
美国部分国家机构英文及简称
美国联邦调查局，是世界著名的美国最重要的情报机构之一，隶属于美国司法部，英文全称Federal Bureau of Investigation，英文缩写 FBI。“FBI”也不仅是美国联邦调查局的缩写，还代表着该局坚持贯彻的 信条——忠诚Fidelity，勇敢Bravery和正直Integrity，是联邦警察。美 国联邦调查局根据职能和授权，广泛参与国内外重大特工调查案件，现 有的调查司法权已经超过200种联邦罪行。FBI在北京（美驻华大使馆）等世界各地设有办事处。 中央情报局（CIA:Central Intelligence Agency）是美国政府的情报、间谍和反间谍机构，主要职责是收集和分析全球政治、经济、文化、军事、科技等方面的情报，协调美国国内情报机构的活动，并把情报上报美国政府各部门。它也负责维持在美国境外的军事设备，在冷战期间用于推翻外国政府。中央情报局也支持和资助一些对美国有利的活动，例如曾在1949年至1970年代初期支持第三势力。根据很多报道和一些中央情报局重要人物的回忆录，中央情报局也组织和策划暗杀活动，主要针对与美国为敌的国家的领导人。中情局的根本目的，是透过情报工作维护美国的国家利益和国家安全。 美国国家安全局（NSA:National Security Agency）是美国保密等级最高、经费开支最大、雇员总数最多的超级情报机构，也是美国所有情报部门的中枢。它名义上是国防部的一个部门，而实际上则是一个直属于总统、并为国家安全委员会提供情报的组织。它甚至能监视包括中央情报局、联邦调查局在内美国其他情报或政府部门的高级官员。该局谍报活动每小时至少耗资100万美元，每年耗资150亿美元。该局总部和驻外站共有军事和文职雇员约16万人，比美国其他情报部门雇员总和还多。在美国政府每天收到的秘密情报中，近90%是NSA提供的。因此该局一向有世界上最大的情报机构之称。 美国国防部（United States Department of Defense，简称DOD或DoD）是关于美国军队的部门。它的中心是五角大楼。国防部的领导是美国 国防部长。按照美国法律，部长须为文官。美国国防部成立于1947年9月18日，前身为美国战争部，总部位于五角大楼。
航天测控系统
航天测控系统 1．定义 2.发展概况 3.系统组成 4.航天测控网 5.总体设计 6.总体设计中必须解决的问题 7.电子测控系统 8.航天电子测控系统的新发展 9.计算系统 10.测控的其他应用 11.展望 1.定义 对运行中的航天器（运载火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和其他空间飞行器）进行跟踪、测量和控制的大型电子系统。 2.发展概况 中国航天测控系统也是在航天事业的发展中逐步臻于完善的。在大陆上已经建立了多个测控站和一个测控通信中心。为了扩展观测范围,还建造了海上测量船,以便驶往远洋对航天器进行跟踪观测。在整个测控系统中使用了多台计算机，并有贯通各个测控站、测量船和测控中心的通信网络。 3.系统组成 ①跟踪测量系统：跟踪航天器，测定其弹道或轨道。 ②遥测系统：测量和传送航天器内部的工程参数和用敏感器测得的空间物理参数。 ③遥控系统：通过无线电对航天器的姿态、轨道和其他状态进行控制。
④计算系统：用于弹道、轨道和姿态的确定和实时控制中的计算。 ⑤时间统一系统：为整个测控系统提供标准时刻和时标。 ⑥显示记录系统：显示航天器遥测、弹道、轨道和其他参数及其变化情况，必要时予以打印记录。 ⑦通信、数据传输系统：作为各种电子设备和通信网络的中间设备，沟通各个系统之间的信息，以实现指挥调度。 4. 航天测控网 各种地面系统分别安装在适当地理位置的若干测控站（包括必要的测量船和测控飞机）和一个测控中心内，通过通信网络相互联接而构成整体的航天测控系统。 5.总体设计 航天测控系统总体设计属于电子系统工程问题。对整个系统来说，首先考虑的是航天任务的要求，可以针对某一个任务，也可以兼顾多个任务，从较长远的发展要求来设计。航天测控系统的中心问题是从地面和航天器整体出发，实现信息获取，即将航天器的飞行和工作数据发回地面，并用计算机进行计算、决策和实时反馈来控制航天器飞行的轨道和姿态。 6.总体设计中必须解决的问题 在总体设计中必须解决的问题有：①全系统所要具备的功能和实现这些功能的手段;②测控站布局的合理性;③控制的适时性和灵活性；④各种设备的性能、速度和精度；⑤长期工作的可靠性； ⑥最低的投资和最短的建成时间。 7.电子测控系统 跟踪测量、遥测和遥控系统是整个测控系统的基本部分。电子测控系统 优点是可以对航天器全天候跟踪，而且有较好的灵活性和足够的精度。从系统工程的角度来看，对航天器跟踪测量所得的数据，经过计算，可给出弹道、轨道或位置的信息；而遥测所提供的数据，经过处理、分析可给出航天器的状态信息；它们都是系统中反馈回路的重要信息源。遥控则是控制系统中的执行机构。 电子测量和控制系统的地面部分，必须与装在航天器上的电子设备相配合才能完成测控任务。
美国航空航天局2011年年末回顾
美国航空航天局2011年年末回顾 [据美国航空航天局网站2011年11月30日报道] 2011年，NASA开始为人类深空探索研制一种大推力火箭，帮助树立一个商业航天飞行和技术突破的新时代，更充 分地利用了新近完成的太空站，取得了有关宇宙的重大发现，其中许多工作都将使 地球生命受益。“今年真的是人类探索太阳系进入新时期的起点”，NASA局长查尔斯·博尔登说，“与取得有关地球和宇宙的重大发现一样重要的是，激发和教育着 新一代的科学家和工程师工作，以及，正在通过NASA 9年以来首次审计改善（ clean audit）使航天局保持稳固的财政基础的努力。今年是整个NASA团队的里程 碑之年。” 一、深空探索 2011年，NASA走过了美国新型太空运输系统开发的几个里程碑，这一系统将作为美国未来人类太空探索工作的基础。最初的决策是在5月底，NASA局长博尔登选 择“猎户座”乘员探索飞行器作为将航天员送往低地轨道以远的航天器。9月，博 尔登宣布设计一种新型太空发射系统，这是一种大推力的运载火箭，可以将航天员 送到前所未至的更远太空。11月，NASA宣布计划在其与洛·马航天系统公司的合同中，于2014年初增加一次“猎户座”无人飞行试验。探索飞行试验（EFT-1）经过 两个临时轨道后，到达很高的地球轨道远地点，然后进行一次高能量的大气层再入 ，“猎户座”将降落于加利福尼亚海岸，并利用用于未来载人探索任务的作业方法 回收。今年一年，工程师们在斯坦尼航天中心对J-2X发动机进行了多次点火试验， 在兰利航天中心对“猎户座”进行了多次水面溅落试验。9月，NASA和ATK航天系统公司成功对Motor-3发动机进行了2分钟的全尺寸试验，这是航天局最大、最强的固 体火箭发动机。 二、商业航天活动 4月，NASA就航天局的第二轮商业乘员开发工作授予了四项航天活动协议，价值2.693亿美元。每个公司获得2200万到9230万美元，用于发展商业乘员运输系统 基本部分，如运载火箭和航天器，使系统部件的设计和开发成熟。私家公司为蓝源 公司、内达华山脉公司、太空探索技术公司和波音公司，将致力于加速实现前往国 际太空站的美国商业乘员运输系统，减小美国载人航天飞行能力的欠缺。 三、国际太空站向研究任务过渡 11月2日，NASA和国际伙伴庆祝利用国际太空站建成永久人类居住点11周年。在这一实验室中，进行了超过1400项研究和技术开发实验，许多实验正在推动医药 、环境系统和对宇宙的认识。NASA选择了一个独立的非营利性组织——CASIS来管理通过作为国家实验室的国际太空站美国部分的科学、技术研究。2011年，机器人 航天员-2——人类第一个类人机器人，以及用于试验在轨卫星服务的机器人技术的 机器人燃料加注任务（RRM）被送至国际太空站。 为了准备2012年进行的首次国际太空站商业补给任务，NASA一直与太空探索公司和轨道科学公司密切合作，确保“龙”和“天鹅座”货运飞船设计和运行与太空 站兼容。系统集成活动还包括物理和运行界面验证、安全评估、接口软件试验、运
航天飞机概述与建模
航天飞机概述与建模 一、航天飞机的发展 航天飞机（Space Shuttle，又称为太空梭或太空穿梭机）是可重复使用的、往返于太空和地面之间的航天器，结合了飞机与航天器的特点。作为一种可重复使用的天地往返运输器，航天飞机是现代火箭、飞机、飞船三者结合的产物。它能像火箭一样垂直起飞，像飞船一样绕地球飞行，像飞机一样水平着陆。。航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，它大大降低航天活动的费用，是航天史上的一个重要里程碑。 1981年以前，美国的载人航天是通过“水星”、“双子星座”、“阿波罗”和“天空实验室”计划进行的。用火箭发射载人航天器一次，就要消耗一枚巨大的火箭。一些卫星发射后也无法回收。为了解决这个问题，美国在“阿波罗”登月计划后，就着手研制一种经济的、可以重复使用的航天器——航天飞机。这种航天器既能象火箭那样冲向太空，也能象飞船那样在轨道上运行，还能象飞机那样在大气里滑行并自行安全返回地球。 美国自1972年开始投巨资进行研究，历时9年，花费约100亿美元。整个工程是由美国政府机构、工业企业和高等院校的庞大队伍合作，并靠国外一些组织的协助，运用科学的管理方法，按照严格的分工和进度分阶段组织实施的。1981年4月12日，第一架航天飞机“哥伦比亚”号首次发射飞上太空，两天后安全返回。 第一架轨道飞行器“企业号”于1976 年9月17日出厂。1977年2月开始进行进场着陆试验。试验分三组进行。第一组试验5次，检验用波音747飞机驮飞时的稳定、颤振等特性，轨道飞行器中不载人；第二组作载人飞行试验，共3次，由飞行员检查轨道飞行器爷系统的性能；第三组试验5次，飞行中轨道飞行器与波音747飞机分离，滑翔飞行返回发射场，试验于1977年11月完成。之后，1978年3月“企业号”被运往马歇尔航天飞行中心与外贮箱和固体火箭组装进行发射状态的地面振动试验，1979年4月“企业号”运往肯尼迪发射场，在39A综合发射中心与固体助推器和外贮箱组合进行合练。1981年4月开始飞行试验，原计划试飞6次，但实际在第4次飞行时已携带国防部卫星执行任务。到1994年底共发射66次，成功率98．48％。
现代控制理论在航空航天中应用
现代控制理论在航空航天中应用 01111201 贺辉1120120003 现代控制理论研究对象为多输入、多输出系统，线性、定常或时变、离散系统。解决方法主要是状态空间法（时域方法）。航空航天技术的迅速发展离不开现代控制理论的不断完善。 比如在实现惯性导航系统的过程中，控制技术起到了至关重要的作用。平台系统依靠陀螺仪、稳定回路使台体稳定在惯性空间，而捷联系统中惯性仪表采用力反馈回路来实现角速度或加速度等信息的敏感。在平台系统的初始对准中，通过调平回路和方位对准回路分别实现水平对准和方位对准。上述过程的实现，都需要通过设计满足各种性能指标的控制器来实现。目前，随着控制技术的发展，科技工作者对一些新型的控制理论和方法在惯性导航系统中的应用进行了探索，目的是提高惯性导航系统的精度、鲁棒稳定性、可靠性、环境适应性以及满足小型化的需求。 另外，现代控制理论在飞行器轨道优化方面有着重要作用。飞行器的轨道优化与制导规律研究对飞行器设计至关重要。随着燃料的大量消耗，空间飞行器的质心、转动惯量都随之发生变化。飞行器弹道会受到极大的影响，这种情况下用经典理论精确控制几乎是不能满足设计要求的，因此要求控制系统的控制在控制手段上采用现代控制理论及控制技术。防空导弹的弹道优化与制导规律研究的目的是提高导弹的飞行性能，达到精确、有效地拦截目标。轨道优化与制导规律研究是根据给定的技术指标，建立飞行器的运动方程, 并选择主要设计参数, 构造传递函数, 运用现代控制理论及数学原理求解最优参数, 形成制导规律与相应的飞行器飞行轨道。飞行器按照优化的轨道飞行, 可以减轻其飞行质量, 提高飞行速度和可用过载, 缩短飞行时间等。在设计飞行器的初步方案论证阶段, 为了实现规定的技术指标, 需要预估飞行器的几何尺寸、质量、推力大小和气动外形, 然后进行轨道优化与制导规律设计。通过轨道优化与制导规律设计不断调整和确定上述各参数, 直到综合确定出合适的方案为止。因此, 飞行器的轨道优化与制导规律问题将关系到飞行器设计性能的好坏, 关系到能否完成用户所需的技术性能指标要求的问题。轨道优化与制导规律研究内容很广泛, 它与任务要求有关, 随着不同的要求, 给定不同的性能指标, 其结果和形式就不同。 轨道优化与制导规律研究这两方面的内容是紧密联系在一起的, 特别是防空导弹更是如此。防空导弹弹道优化涉及制导规律问题, 设计出良好的制导规律势必达到弹道优化设计的目的。防空导弹的飞行弹道优化问题, 一般可以对一组给定的初始条件和终端条件进行弹道优化, 可以用改变一组参变量求解目标函数, 形成满足预定的边界条件, 并命中目标的最优弹道;可以用改变自变量, 在受附加约束的条件下, 如导弹的质量、推力、气动外形等已确定, 可用过载受限制的条件下, 用改变飞行弹道角的制导规律, 寻求导弹飞行的最大射程,最大平均速度, 最大末速度, 最小燃料消耗量, 最短飞行时间;可以用产生开环控制函数或间断地改变控制参数来优化弹道等各式各样的弹道优化模式防空导弹的制导规律是描述导弹在向目标接近的整个过程中所应遵循的运动规律, 它与目标及导弹的运动参数有关, 它决定导弹的弹道特性及其相应的弹道参数。导弹按不同的制导规律制导, 飞行的弹道特性和运动参数是不同的。 导弹的制导规律有多种多样, 有的建立在早期经典理论和概念上, 有的建立在现代控制理论和对策理论的基础上。建立在早期经典理论的概念基础上的制导规律通常称为经典制导规律。经典制导规律包括三点法, 前置点或半前置点法, 预测命中点法, 速度追踪法, 姿态追踪法, 平行接近法, 比例导引法及其诸多的改进形式的制导规律。建立在现代控制理论和微
美国国家航空航天局事故调查简介
美国国家航空航天局事故调查简介 刘 伟 美国国家航空航天局（NASA）历来对事故调查很重视，并不断通过程序要求和手册等对事故调查进行规范。1983年6月11日发布了NASA手册NHB 1700.1V2《事故调查指南》，其后对之进行过多次修改。目前，现行有效的，对事故调查进行规定较全面的是2006年5月23日发布的NPR8621.1B《NASA事故和危机报告、调查和记录保持的程序性要求》，该文件对有关组织和职责，事故调查准备，事故初始反应，事故调查人员和机构的选择，事故调查过程，事故调查报告的编制与评审，纠正措施计划的制定与实施以及举一反三等进行了详细、明确的规定。 1. NASA事故分级和事故调查组织形式 NASA根据财产损失/人员伤亡情况将事故分为五类： A类事故：任务失败的全部直接成本和财物损坏大于100万美元；人员死亡或永久残废或3名及以上人员住院达30个工作日。 B类事故：财产损失介于25万美元和100万美元；局部永久残废或1～2人住院达30个工作日。 C类事故：财产损失介于2.5万美元和25万美元；人员没有致命性伤害或疾病，但有段时间没法正常工作、履行职责。 D类事故：财产损失介于1000美元和2.5万美元；任何非致命性、不符合C类事故的，职业安全和健康管理局可记录的伤害或疾病。 危机：事件没有设备/财务损失或有很小损失（小于1000美元），但具有引发事故的可能；没有人员受伤或仅受轻伤。 NASA根据事故级别有三种事故调查组织形式：调查委员会（MIB）、调查组（MIT）和调查员（MI）。对于A类、B类事故及高可见性事故或危机，调查组织形式为调查委员会；对于C类、D类和危机，调查组织形式为调查组或调查员。 2. 事故调查委员会成员和支持人员的选择
航天飞机
19 航天飞机 刘海华孙卫东陈永军 教学提示 教材说明：这是一篇科学童话。文章从普通飞机的视角，用拟人化的手法介绍了航天飞机的基本特点和相关知识，展现了现代科学技术在航天事业上的新成果。其中课文的二、三节，介绍了航天飞机的基本特点和神奇本领，是全文的重点。 教学目标： 4、能正确、流利、有感情地朗读课文。 5、学会本课生字新词，理解由生字组成的词语。 6、凭借对课文语言文字的诵读感悟，了解航天飞机的一般知识和特点，继续培养学生从小爱科学、学科学，长大用科学为人类造福的志趣。 教学流程 板块一：导入新课 1、同学们好！以前，我们在图画上、电视里都见过飞机。今天，老师给大家带来了一些飞机的图片，我们来看看吧。你看，这是客机，这是战斗机，这是直升运输机，这是农林飞机，它可以帮助人们喷洒农药，灭火。[课件出示：各种飞机图] 2、飞机真是一个大家族，他们家族中有许多成员。看！在上个世纪的80年代，飞机家族中又多了一个新成员，[课件出示：航天飞机图片]他就是一种新型的飞机——航天飞机！它和我们以前见过的普通飞机有什么不同？它又有哪些特殊的本领呢？今天，我们就来学习一篇新的课文--《航天飞机》。[出示课题]板块二：初读感知 1、请大家打开语文课本，先读读课文，注意[出示学习要求：①读准字音，读顺句子②把课文读正确，读通顺。③标上小节号，看看课文的哪些小节具体向我们介绍了航天飞机？] 2、课文读好了，现在我们来检查一下。同学们来看，这里有一些词语（师读，强调“臂”的韵母和影的韵母后边是后鼻韵母）你能又快又准地读好吗？[插入FLASH 读②一读]
[课件出示：脑袋手臂究竟俯冲智慧机舱无影无踪自由自在] [把臂、影、竟字变色]这是后鼻音韵母。 ①师：自己试一试，然后读给同学听。 ②我来考考你，屏幕上有一些词语，你能迅速地认读出来吗？[课件出示：“脑袋、俯冲、机舱、无影无踪”。] 3、同学们，词语一定读得不错吧，相信大家也一定能把课文读得正确、流利，愿意展示一下吗？现在，就请你把课文读给同学听听，再请同学提提意见。 [现场教师指导学生分节朗读课文] 4、同学们，课文有几个小节？是4个小节，那么，哪几节具体介绍了航天飞机的特点和本领的？我想你们一定刚才就找出来了，是（二、三）小节，对吗？找出来以后，再把这两个小节读一读。 5、书会读了，这课还有9个生字，让我们来写一写。[插入FLASH 写一写] [课件出示生字：脑、踪、智慧、竟、卫、臂、捞、维] ①请同学们注意，“慧”的笔画多，上、中、下每一部分要写得扁一些，这样才能写得匀称，还要注意，中间的部分不要出头。 ②“臂”上边要写得“扁”一些。 请同学们把书打开，描一描书上的生字。 板块三：精读感悟 （一）学习第二节 1、同学们，我们知道航天飞机是一种新型的飞机，它是什么样子的呢？请同学们读读第2小节，注意：[课件出示：学习要求：读第二小节，画出介绍航天飞机的有关词句，再读一读。] [现场教师组织学生读书、圈画] 3．[课件出示：出示第二自然段。（有关词句变色）] ①航天飞机是什么样子的呢？你画出来了吗？他是什么形状的翅膀？什么形状的脑袋？什么形状的机尾？[一点一点出示]这样一描述，我们的眼前就清楚地出现航天飞机的样子了。你能读出他的样子吗？试一试。 ②我们来看航天飞机的图片，你看，他是不是“三角形的翅膀，尖尖的脑袋，方方的机尾”。[课件出示：航天飞机图片]看了图片，我们再来读读这个句子。
美国航天发展史
发展 美国航天飞机 美国是世界上较早开展航天活动的国家，活动规模和技术水平居世界前列。起源20世纪初，R.H.戈达德开始研究和试验固体火箭，后发表著作论证向月球发射火箭的可能性。 1921年，他转向研究液体火箭发动机并于1926年发射了世界上第一枚以液氧、汽油为推进剂的液体火箭。1936年，美国加利福尼亚理工学院的T.von卡门等人也开始研制液体火箭。第二次世界大战结束后，美国在缴获的德国V-2火箭的基础上开始研究大型火箭和导弹。美国陆军在W.von布劳恩等德国专家的帮助下于1945年发射了V-2火箭，1949年开始研制“红石”弹道导弹，1954年制定用“丘辟特” C火箭(“红石”导弹作为第一级)发射卫星的“轨道器”计划。美国海军利用V-2火箭技术研制“海盗”号探空火箭并从1949年开始飞行试验。美国空军于1954年开始研制“宇宙神”洲际弹道导弹并提出以这种导弹为基础发射卫星的方案。为了不影响弹道导弹的研制，美国决定由海军以“海盗”号探空火箭为基础研制发射卫星的“先锋”号运载火箭。1957年苏联成功发射人造卫星促使美国在执行“先锋”号计划的同时抓“轨道器”计划。1958年1月31日用“丘辟特”C火箭(改名“丘诺” 1号火箭)成功发射美国第一颗人造卫星“探险者”1号。为了加速发展航天事业,美国在1958年2月成立了国防部高级研究计划局并在同年10月成立主管民用航天活动的美国国家航空航天局。从1961年开始实施“阿波罗”登月计划（见“阿波罗”工程），1969年7月首次把两名航天员送上月球,并安全返回地球。从1972年起美国航天活动的重点转向开发和利用近地空间并开始研制航天飞机。1982年11月航天飞机进行首次商业飞行,到1984年底已飞行14次。1984年1月美国国家航空航天局还开始研制永久性载人航天站。 在第二次世界大战中，作为德国向美国投降的航天专家,韦纳·冯·布劳恩对美国航天事业的影响：美国第一颗卫星的发射成功，以及第一艘载人飞船“阿波罗11号”登上月球作出突出贡献，而美国航天飞机的研制也是自他手中发端。 从1961年至1984年底美国先后实现了5项载人航天计划，完成46次载人航天,耗费约500亿美元。1959年4月，美国国家航空航天局选拔了第一批航天员，在兰利研究中心开始训练。1961年5月美国第一名航天员A.B.谢泼德乘“水星”号飞船首次完成轨道飞行。1961年9月组建约翰逊航天中心,它的任务是设计和制造载人飞船，选拔和训练航天员。60
美国奋进号航天飞机安全返航
美国奋进号航天飞机安全返航 航天 12 月 1 日讯美国东部时间 11 月 30 日 16 时 25 分 (北京时间12月1日凌晨5时25分)，美国宇航局(NASA) “奋进号”航天飞机结束为期 16 天的太空任务。由于天气原因的影响，“奋进号”航天飞机未能在肯尼迪发射中心降落，地面控制中心放弃了两次降落时机，而选择在加州爱德华空军基地备降机场实施降落。“奋进”号原计划应于北京时间 27 日脱离国际空间站， 29日返回肯尼迪发射中心。但为了设法解决国际空间站新装置的水循环系统存在的问题， NASA 将奋进号太空任务延长了一天。新装配的水循环系统用于将尿液净化成饮用水，来解决空间站宇航员的饮水难问题。该系统上周由“奋进”号航天飞机运至国际空间站，但装配后多次运作失败。美国宇航局必须确保这个循环系统能够顺利运作，否则将影响到于 2009 年 5 月前把派驻空间站宇航员数量从目前 3人扩编至 6 人的计划。此次“奋进”号航天飞机的机长是克里斯托弗?弗格森，任务是搭载一名国际空间站的新成员，并向空间站运送新的设备。“奋进号”的 7 名宇航员将进行 15 天的太空之旅，他们计划替换1 名国际空间站的成员，并向空间站提供备用厨房、浴室、新的健身器材、两个睡觉舱室，以及回收循环利用系统。在长达 16 天的太空任务之中，“奋进号”宇航员分别进行了4 次太空行走，完成了对国际空间站外太阳能电池板接头的维修任务。 由于宇航员斯蒂法尼斯海恩 - 派帕在进行第一次太空行走时，丢失了价值超过 10 万美元的工具包，导致整个维修过程比预期要慢。
据悉，这个工具包是迄今太空行走宇航员“丢”的最大一个家伙。在此次太空任务之中，最引人关注的还有与“奋进号”一同进入太空的蜘蛛。NASA计划让蜘蛛 在空间站生活 3 个月，研究它们在失重状态下如何结网和捕食。报道称，当蜘蛛初到空间站时显然不适应环境的转换，它们在失重状态下织出的网很杂乱；但仅仅一周之后，蜘蛛就能够在失重状态之下织出“正常而且均匀”的网，令人们惊异不已。 ( 文 /Landy)
北京航空航天大学科技成果——金属熔体温度实时测控技术
北京航空航天大学科技成果——金属熔体温度实时 测控技术 成果简介 真空感应熔炼工艺一般由功率（kW）-时间（mi）的关系曲线进行控制，熔炼过程中工艺参数的确定一般都是凭借着操作经验，通常以一定大小的加热功率，一定的熔炼时间作为精炼工艺参数，但这对于熔炼过程的温度控制来说的不精确的。因为即使在一定的功率条件下，熔体的温度仍然可能发生变化，而只有当温度发生明显变化后，操作工人才会对加热功率进行手动的调节；显然，这种温度的调节方式是滞后的，且很容易出现温度波动太大的现象，无法保证精炼过程中温度的长时间稳定，无法保证熔炼合金质量的稳定性。而这种不稳定的变化最终也会对合金的熔炼效果产生影响。真空感应炉内的熔体温度难以在线连续实时监测，更无法实现自动控制。
目前在工业炉的应用中，常用的控温手段是使用热电偶进行测温，采用温控仪表或PLC接收温度信号并输出控制信号给电源以调整工业炉的功率大小，然而由于在金属熔炼的过程中，热电偶若长时间浸入合金液中，热电偶易熔入金属液中，造成测温无法继续进行。所以这种方法不适用于真空感应熔炼技术。而单独采用红外测温+PLC的控制方式，则只能测控熔体表面的温度数据，在长时间精炼的情况下，红外测温仪本身易受到真空感应炉内蒸汽与灰尘的污染，造成温度测量的偏差，另一方面，熔体表面的浮渣量也会随精炼过程的进行而逐渐变化，造成温度测温的偏差；这两个方面共同作用，会使单独采用红外测温仪无法对温度进行准确的测控。 针对上述问题，本项目开发了一种金属熔体温度实时测控调整装置及方法，包括红外测温装置、可编程序逻辑控制器PLC、中频电源功率控制端口，可编程序逻辑控制器PLC连接中频电源功率控制端口，并根据预设的期望温度值控制真空感应炉的加热功率；红外测温装置对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行连续测量，热电偶对对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行不连续测量，并将测量的温度信号发送给可编程序逻辑控制器PLC；所述可编程序逻辑控制器PLC根据热电偶所测温度信号进行校准，对真空感应炉的加热功率进行调整。 技术特点 1、能够全过程实时监控并自动控制真空感应炉熔炼时的熔体温度，并可以对全过程各时间段的温度参数进行电子数据的记录，为制定合金的熔炼工艺参数提供依据；提高了生产效率，降低了工人的劳