载人登月

摘要： 针对载人航天任务设计难度大幅增大和技术状态倍增的问题,采用基于模型的系统工程方法对载人登月飞船系统进行正向设计和应用研究。首先,按照基于模型的系统工程设计思路,从利益相关方和核心业务目标出发,逐项分解出任务需求;通过功能分析对问题域的功能点进行定义,形成系统需求;根据系统需求和飞行器通用功能将功能要求落实到系统组成和内部结构中,定义系统的逻辑结构。其次,利用行为图来开展载人飞船地月转移段飞行方案建模和动态逻辑仿真工作,实时显示登月飞行器的组合体状态及相互间的信号传递。最后,利用MagicDraw平台集成Matlab软件开展了变轨速度增量和推进剂消耗等总体参数设计与轨道设计性能仿真的联合设计工作,实现总体方案的快速迭代,同时利用活动图建立4种登月飞行模式并开展飞行模式的多方案权衡建模。整个载人登月飞船正向设计过程按照需求、架构、行为和参数仿真4个方面进行了基于模型的系统工程方法应用的初步探讨,为后续载人登月飞行器的基于模型的系统工程应用提供参考。

摘要： 上一期安迪了解了什么是跳频技术,最后在海蒂·拉玛的介绍下,他发现了另一幅肖像画,画中的人物是玛格丽特·汉密尔顿。“你知道阿波罗登月计划吗?”汉密尔顿微笑着说。“一系列宏大的载人登月飞行任务,有航天员通过这个项目登上了月球。”“没错,我就是给阿波罗计划写代码,帮助他们登上月球的人。”汉密尔顿骄傲地说:“你真厉害!你能告诉我怎么才能变成像你这么优秀的人吗?你肯定从小就学习编程吧?”

摘要： 针对未来构建天地一体化空间网络的需求,分析了载人登月网络的特点以及目前地面网络广泛应用的TCP/IP协议应用于载人登月网络所遇到的一系列问题;针对这些问题,提出了使用延迟/中断容忍网络(DTN,delay/disruption tolerant network)体系来构建载人登月网络的设想,并设计了载人登月网络协议体系架构;最后通过在测试平台上进行真实的文件传递试验来对基于DTN技术的载人登月网络进行性能仿真,并对利克里德传输协议(LTP,licklider transmission protocol)的参数进行理论上的优化分析;仿真结果表明,在地月信道误码率较高的情况下,采用LTP segment大小为400 Bytes,相比于LTP segment大小为1400 Bytes、800 Bytes和100 Bytes,分别提高了17540 Bytes/s、4160 Bytes/s和47000 Bytes/s的有效吞吐量。

摘要： 绕月自由返回轨道是载人登月任务试验期提高航天员安全返回地球能力的必要措施,典型约束条件下载人登月自由返回轨道窗口存在性判据是论证和决策任务具体年份和月份的重要基础工作。分析一组可能的典型工程约束条件:飞行模式、工程总体约束、运载火箭约束、载人飞船约束和地面测控支持约束等,提出基于双二体模型的轨道窗口存在性快速判据,将窗口存在性问题转化为含约束非线性规划问题求解。算例表明:该判据快速正确,可为载人登月工程论证和决策提供参考。

摘要： 针对载人登月任务需要兼顾正常交会和应急交会,交会制导方案必须适应近圆和椭圆等不同轨道类型的问题,通过分析比较LAMBERT制导、T-H制导和C-W制导性能,对载人登月近距离交会制导策略进行了分析。提出分段使用LAMBERT制导和C-W制导设计近距离交会综合制导策略,数学仿真验证了所提出策略的有效性。研究表明:在寻的段LAMBERT制导的通用性更好,综合性能更具优势;而在接近段,C-W制导的综合性能更优。

摘要： 基于模型的系统工程(MBSE)的发展催生了工业界的数字化变革,也为解决系统设计与可靠性和安全性分析“两张皮”的难题提供了新的思路。但目前基于模型的风险分析方法不适用于复杂航天任务这样多阶段、多状态系统。因此,将蒙特卡洛风险分析方法融入系统设计之中。首先,基于SysML拓展机制完成系统模型和故障模型的构建,实现同源化。在系统功能分析阶段,依靠定义的功能架构逻辑模型,将故障信息和对应的处置策略融入其中,从而生成故障发生时的任务逻辑。基于此,进一步构建全任务剖面的蒙特卡洛仿真模型,通过统计获得各类后果的频率,估计对应的发生概率。最后,以阿波罗载人登月任务为背景,对其进行了验证。

摘要： 从20世纪初科幻小说家们在笔端描绘他们想象中的太空时代到今天,光阴已经匆匆流转了上百年。在这期间,人类一度掀起轰轰烈烈的太空竞赛,但那份源自冷战中压倒对手的动力,最终也随着对手的倒下而逐渐消弭。很长一段时间内,那些关于探索太空的严肃话题逐渐淡出大众视野,基于消费主义的太空旅行反倒一度成为新闻热点……

摘要： 根据中国航天战略发展规划,我国将在2022年完成载人空间站建设,并于2023年开始转入空间站运营阶段。除此之外,我国还要实施载人登月、小行星探测、火星探测等工程。随着航天活动规模越来越大,发射越来越频繁,运载火箭的成本成为制约航天发展的一项非常重要的因素。“可重复使用”是降低运载器成本的主要途径之一。

摘要： NASA网站2022年8月19日报道,在充分考虑任务运行、科学价值等多方面因素基础上,NASA为阿尔忒弥斯-3(Artemis-3)载人登月任务初步选出13个候选着陆区。

摘要： 针对载人航天器月地返回再入过程对航天员造成损伤的问题,采用有限元方法开展探月飞船跳跃式返回过程中航天员胸部骨骼系统的生物力学仿真分析,对该过程中人体胸部骨骼及软组织可能受到的损伤做出预测.基于CT图像对人体胸部骨骼、韧带和椎间盘建立有限元模型,通过肋骨侧弯和胸部撞击实验验证了模型准确性,并在Ansys中计算各骨骼及软组织的受力情况,结合多种国际通用损伤判定标准对航天员胸部骨骼及软组织损伤情况进行分析和预测.结果表明:跳跃式返回过载条件下,航天员胸部骨骼及软组织严重以上损伤发生概率较小,但第1、4、5肋骨及胸2～3、胸3～4椎间盘相对其他部位应力较大,易损伤,应加强防护.研究结果可为航天员防护设备的改进以及航天员训练提供数据支撑.

摘要： 在总结国内外月球探测地月转移轨道研究进展与现状的基础上,从整体上研究了地月转移轨道的设计模型及设计约束,分析了不同类型地月转移轨道的特点及适用性.结合载人登月飞行任务特点,讨论了可满足载人登月任务约束的轨道类型及方案,并通过仿真计算和对比现有转移轨道研究结论,分析了不同类型轨道的飞行时间、能量消耗、月面可达区域等特性,提出了应用建议,可为载人登月任务地月转移轨道方案深入研究提供参考.

摘要： Apollo被动月震台站只覆盖了月表有限的面积，利用采集的有限数据，只能对月球内部结构进行较粗略的划分。为了对月球内部进行精细分析，在我国未来的载人登月中，继续开展月震探测是非常必要的。覆盖全球的月震观测网络可以帮助我们解决有关月球内部结构及构造的问题：（1）全球内部结构及物质成分的研究，其中包括月球深部及背面的圈层结构划分及各层物质成分分析等；（2）解决月球内部构造活动及月震成因等相关问题，如月球内部是否还存在构造活动？这些构造活动是如何产生的？月球背面的是否存在丛集性深源月震等；（3）质量瘤的形成原因，其大小、埋深、物质成分等特征。为了获得对月球更全面，特别是月球背面内部结构的认识，本文设计了两种月震观测网络方案，并提出了月震观测的基本技术参数、设备及布置地点的要求。

摘要： 载人登月和登火星是载人深空探测的两个重点研究领域,目前世界各航天大国的载人航天远景规划路线大多以月球或火星为目标.本文分析了两类任务的异同,指出两者在任务体系、评价指标和某些分系统上存在共同点,但在任务时间、飞行距离、飞行器规模、应急返回、原位资源利用、通讯时延、星球表面环境等方面存在巨大差异.在此基础上讨论了两者的继承性问题,提出了两类任务的发展建议.

摘要： 根据登月任务是否在地球轨道和月球轨道交会对接,将登月的基本途径分为四大类,并给出了每一类可能演变的登月方式.然后结合目前载人登月的研究现状,着重对有近地空间站支持载人登月的方式作了具体研究,并给出了初步设计方案,为载人登月计划提供了一种新思路.

摘要： 载人登月是我国载人航天工程"三步走"战略之后一个重要的可供选择战略目标.本文在分析载人登月模式和总结国外载人登月方案论证情况的基础上,提出了一种基于地球轨道组装的登月方案.分析表明,地球轨道组装登月方案具有一定的技术继承性,能够满足未来空间探索的低成本、安全性和灵活性的要求.

摘要： 大推力液氧煤油发动机是航天运载主动力的发展方向，是载人登月等重大航天活动的动力基础。本文提出我国载人登月主动力——600吨级双推力室液氧煤油发动机的发展设想.针对该发动机,提出了补燃循环、泵后摇摆等总体方案,选择了发动机的主要参数,进行了发动机总体布局,梳理了发动机关键技术,探讨了发动机的用途,根据目前的技术基础,2020年左右可望完成发动机研制.

摘要： 本文分析了国外载人登月任务测控通信系统的发展历程和未来规划，在结合我国国情提出的载人登月任务的初步设想基础上，综合分析了我国载人登月测控通信系统发展的需求，提出了基于地基测控通信系统和月球测控通信系统的一体化载人登月测控通信体系构想和发展思路。

摘要： 对国外载人登月工程及其测控与通信系统的发展趋势与现状进行了介绍、分析与展望，对我国载人登月工程测控与通信系统的体系结构进行了初步的探讨，提出了建立S/Ka宽带测控通信主干链路及分步建设完整载人登月体系的建议与目标。

摘要： 载人登月是我国载人航天工程“三步走”战略之后一个重要的可供选择战略目标。本文在分析载人登月模式和总结国外载人登月方案论证情况的基础上,提出了一种基于地球轨道组装的登月方案。分析表明,地球轨道组装登月方案具有一定的技术继承性,能够满足未来空间探索的低成本、安全性和灵活性的要求。

摘要： 获取具有原态层理信息的月壤剖面样品是我国载人登月人工采样任务的重要目标之一.对比国外地外天体采样技术,提出了一种适合宇航员手持操作的高频冲击式采样装置.采样装置采用高频冲击作用下颗粒的单向运移原理,可保证样品的原态层理信息,降低了采样功耗,提高了取芯率;取芯机构表面的各向异性摩擦形貌增强了颗粒单向运移效果,提高了采样效率;改变冲击频率进行取芯试验,得到了冲击频率与表面形貌对取芯率的影响规律,为我国载人登月人工采样装置的设计研究提供技术参考.

摘要： 一种基于组装盾的载人登月辐射防护方法，涉及深空探测技术领域；包括如下步骤：步骤一、将防护盾折叠后放入登月舱中的航天员睡眠舱中；步骤二、当航天员出舱在月球表面执行任务时，将防护盾从睡眠舱取下随身携带；步骤三、当航天员接收到地面站传来的辐射预警后；并根据辐射预警内容，判断是否打开防护盾对自身进行遮蔽防辐射处理；同时判断是否继续执行任务；步骤四、航天员实现自身辐射防护的同时，完成任务；本发明实现了航天员在月面出舱活动时进行便捷有效的应急防护，同时也可兼顾任务期内其他时段的辐射防护。

摘要： 一种载人登月质量规模估算的方法，它有四大步骤：一、建立质量规模参考数据库；二、飞行器与飞行过程模块化；三、飞行方案构造；四、质量规模求解。一种载人登月质量规模估算的系统，它包括信息参考模块、飞行方案构造模块和质量规模求解模块，三个模块在进行质量规模估算时按顺序执行，即先构造信息参考模块，再执行飞行方案构造模块，最后执行质量规模求解模块。本发明将各个子系统的质量数据构造成数据库，质量规模估算时可直接调用，避免了各子系统专业单独计算带来的大工作量；本发明还利用模块化的思想构造载人登月飞行方案，构造过程简单，能在极短的时间内计算出质量规模，克服了传统方法计算效率低、不具有通用性等缺点。

摘要： 本发明提出了一种空中吊车式载人登月飞行器、登月方法及其应用，该载人登月飞行器包括载人飞船及采用空中吊车方式进行月球着陆的登月飞船。其中登月飞船又包括下降级、上升级、制动级和着陆支撑机构四部分。载人飞船又包括服务舱与返回舱两部分。其中，登月飞船下降级采用空中吊车进行动力下降，在动力下降到达月面悬停高度后，空中吊车系统与登月舱其他部分断开刚性连接，通过绳索吊挂系统将登月舱放置到月面上，然后空中吊车系统绳索与登月舱断开，并水平方向飞行至着陆点附近位置进行软着陆。相比于传统常规登月着陆方案，本发明能够减小登月舱着陆时的过载，降低其结构重量并提高月面着陆过程中航天员的安全性。

摘要： 本申请涉及基于强化学习的载人登月轨道设计方法、装置和设备，方法包括：获取建立的全任务轨道优化模型的任务约束条件；获取智能体的决策动作空间；根据任务约束条件和决策动作空间，设置马尔科夫决策模型及强化学习中Q学习算法的参数；根据载人登月全任务的总收益，设置Q学习算法的奖励函数中速度增量阈值；Q学习算法的奖励函数为原始奖励函数与启发式奖励函数之和；启动马尔科夫决策模型及Q学习算法的优化计算，直至得到智能体的最优飞行方案；最优飞行方案包括智能体出发和到达的目标轨道；根据最优飞行方案，利用真实轨道动力学模型进行外推计算，得到智能体的全任务轨道方案。实现了载人登月全任务多阶段轨道优化与设计。

摘要： 本发明涉及一种基于模型的载人登月任务系统设计方法，包括：步骤1，任务需求建模；步骤2，能力需求建模；步骤3，系统架构设计；步骤4，系统需求建模；步骤5，仿真分析与验证；步骤6，需求发布。本发明采用基于模型的系统工程方法，将数字化技术向任务前端的需求分析、设计等环节延伸，通过模型的结构化定义和应用，清晰地表达工程设计初期各方面的需求，建立数字化模型并进行设计方案仿真验证，在设计初期就能通过仿真发现大量不合理的环节，将设计闭环前移，提高设计质量和研制效率。

摘要： 本发明涉及一种基于环月轨道的载人登月轨道设计方法，包括标称任务轨道设计流程及推迟任务轨道设计流程；所述标称任务轨道设计流程利用脉冲轨道设计方法设计转移轨道，再利用弹道设计方法将发射弹道与转移轨道进行迭代设计，最后转化为有限推力的控制轨道方案；推迟任务轨道设计流程，在标称任务轨道设计流程基础上，进行裁剪、变型，实现载人飞船、月面着陆器推迟发射情况下的任务设计。本发明考虑到多种实际任务约束，能够解决载人登月任务的轨道设计问题，还可以解决推迟发射情况下的任务轨道设计；考虑到与发射弹道的衔接以及有限推力转换等环节，可以获得完整的飞行轨道方案和轨道参数，提高了全过程的设计效率和设计精度。

摘要： 本发明涉及一种载人登月任务航天器系统的可靠性估算方法及估算系统，利用了模块化思想和矩阵计算工具，实现对大量载人登月任务航天器系统可靠性进行高效、准确地计算分析，具体为：步骤一：建立可靠性参考数据库；步骤二：载人登月航天器与任务流程模块化；步骤三：载人登月任务构型构造；步骤四：可靠性求解本。本发明将各个子系统的可靠性数据构造成数据库，可靠性估算时可直接调用，避免了各子系统专业单独计算带来的大工作量；还利用模块化的思想规划设计载人登月任务构型，构造过程简单，具有通用性，能够高效而准确地计算出任一载人登月任务构型的可靠性，克服了传统研究方法工作量过大、操作麻烦度偏高、可调整性不足等缺点。

摘要： 一种基于组装盾的载人登月辐射防护方法，涉及深空探测技术领域；包括如下步骤：步骤一、将防护盾折叠后放入登月舱中的航天员睡眠舱中；步骤二、当航天员出舱在月球表面执行任务时，将防护盾从睡眠舱取下随身携带；步骤三、当航天员接收到地面站传来的辐射预警后；并根据辐射预警内容，判断是否打开防护盾对自身进行遮蔽防辐射处理；同时判断是否继续执行任务；步骤四、航天员实现自身辐射防护的同时，完成任务；本发明实现了航天员在月面出舱活动时进行便捷有效的应急防护，同时也可兼顾任务期内其他时段的辐射防护。

摘要： 本发明涉及载人登月登火星火箭用超大型或大型液氧推力室，燃料用煤油或液氢。给出再生冷却二十五区或九区隔板结构，能有效抑制高频不稳定燃烧。采用多孔锥壳，对导入的涡轮后富氧气进行整流。有双锥壳、双或单承力连接件和厚喷注器盘的高强度头部，提高工作可靠性。采用液气互击和自击互击喷注器，利于减振、保护面板和提高燃烧效率。用液氢或50％至70％过氧化氢或水作为隔板的再生冷却剂和推力室内冷却膜液，冷却效果好，成为结构不复杂化的三组元推力室。推力室结构较简单和零件数大量减少，可以降低技术难度、缩短研制周期和减少研制经费。适用于载人登月登火星火箭的各级发动机和可多次重复使用的航空航天结合一体飞行器发动机。

摘要： 本实用新型提出了一种空中吊车式载人登月飞行器，该载人登月飞行器包括载人飞船及采用空中吊车方式进行月球着陆的登月飞船。其中登月飞船又包括下降级、上升级、制动级和着陆支撑机构四部分。载人飞船又包括服务舱与返回舱两部分。其中，登月飞船下降级采用空中吊车进行动力下降，在动力下降到达月面悬停高度后，空中吊车系统与登月舱其他部分断开刚性连接，通过绳索吊挂系统将登月舱放置到月面上，然后空中吊车系统绳索与登月舱断开，并水平方向飞行至着陆点附近位置进行软着陆。相比于传统常规登月着陆方案，本实用新型能够减小登月舱着陆时的过载，降低其结构重量并提高月面着陆过程中航天员的安全性。