几十年来,人们一直需要进行大攻角高速风洞测试 [1]-[3]。在早期的航天计划中,以及在航天飞机轨道器的研发中,这种能力对于载人太空舱大气再入测试是必不可少的,例如,航天飞机轨道器以 25 马赫和约 40º 的攻角开始大气再入,仅在 4 马赫以下攻角才会降至 20 ° 以下 [4][5]。此外,现代导弹经常在超音速大攻角条件下机动,因此在研发过程中需要对其空气动力学特性进行适当的实验验证。最近开发的许多具有返飞能力的可重复使用运载火箭概念也强调了对超音速大攻角风洞测试的持续需求。人们已经对大攻角空气动力学进行了大量的理论和实验工作 [5]-[8]。此外,工程级预测代码也已扩展,以涵盖高攻角条件 [9]。另一个需要进行高攻角超音速风洞测试的领域是计算流体力学 (CFD)。许多处理高攻角空气动力学的代码正在开发中,主要是为了支持航天飞机、再入舱和类似飞行器的开发。开发人员承认,高攻角空气动力学带来了许多挑战 [10]-[12]。用作这些代码测试用例的实验数据将
几十年来,人们一直需要进行大攻角高速风洞测试 [1]-[3]。在早期的航天计划中,以及在航天飞机轨道器的研发中,这种能力对于载人太空舱大气再入测试是必不可少的,例如,航天飞机轨道器以 25 马赫和约 40º 的攻角开始大气再入,仅在 4 马赫以下攻角才会降至 20 ° 以下 [4][5]。此外,现代导弹经常在超音速大攻角条件下机动,因此在研发过程中需要对其空气动力学特性进行适当的实验验证。最近开发的许多具有返飞能力的可重复使用运载火箭概念也强调了对超音速大攻角风洞测试的持续需求。人们已经对大攻角空气动力学进行了大量的理论和实验工作 [5]-[8]。此外,工程级预测代码也已扩展,以涵盖高攻角条件 [9]。另一个需要进行高攻角超音速风洞测试的领域是计算流体力学 (CFD)。许多处理高攻角空气动力学的代码正在开发中,主要是为了支持航天飞机、再入舱和类似飞行器的开发。开发人员承认,高攻角空气动力学带来了许多挑战 [10]-[12]。用作这些代码测试用例的实验数据将
踏上月球半个多世纪后,人类走到了人生的十字路口。随着21世纪科技发展的势头,太空研究愈加深入,并从2020年开始结出硕果。除非新冠病毒疫情在最后一刻阻止其爆发,否则今年将会测试新的运载火箭,向月球和火星发射新的机器人飞行器,卫星互联网市场将会兴起,并将采取措施进行载人离轨飞行。美国航天局 (NASA) 将使用太空发射系统 (SLS) 进行首次发射尝试,据称 SLS 是有史以来最强大的火箭,猎户座 [1] 太空舱将于 2020 年 [2] 搭载宇航员登上月球。伊隆·马斯克著名的 SpaceX 公司在与美国国家航空航天局联合实施的项目框架内,用猎鹰 9 号火箭从肯尼迪航天中心成功发射了载人龙飞船,该飞船搭载着美国宇航员道格·赫尔利和鲍勃·本肯,并且顺利与国际空间站对接 [3]。中国[4]正为将宇航员送上月球做准备,将于今年发射嫦娥五号飞船。嫦娥五号任务的目标是从月球采集土壤样本并带回地球。如果此次任务成功,中国将成为继美国和俄罗斯之后第三个从月球上采集土壤样本的国家。中国还将于今年开始将其新空间站天宫三号的首批舱段发射入轨道 [5] 。美国计划于 2021 年开始建造一个名为“月球逍遥游”的月球轨道空间站 [5] 。
太空自由空间光通信 (FSOC),或称激光通信,在带宽、尺寸、重量、功耗节省以及不受管制的频谱方面,比射频 (RF) 通信具有关键优势。与 RF 通信相比,理论和演示的激光通信系统在 SWaP 相似或相同的情况下,数据速率更高。新的太空网络架构,例如 SpaceX 和 Telesat 等公司目前正在部署的宽带星座,利用光学卫星间链路来提高系统总吞吐量并减少地面站数量,从而降低整体系统成本。除了 LEO 之外,Artemis 计划基础设施还包括猎户座太空舱和地球之间的光通信中继,最终计划扩展到月球轨道器以实现连续表面覆盖。尽管性能优势明显且在各个应用中的采用率不断提高,但最先进的 RF 通信系统目前的表现优于激光通信系统,部分原因是光通信系统无法支持多个同时链路。频率重用、访问方法和动态波束形成等技术使 RF 通信系统能够绕过带宽限制并与网络内的其他节点(例如多个地面站、用户终端等)建立同时链接。这项工作着眼于将此功能扩展到激光通信系统,评估支持多个同时光链路所需的技术,并量化网络配置中多用户激光通信的影响。我们开发了一个模型来模拟这种系统的性能,并根据现有模型和数据对其进行验证。然后将该模型应用于 LEO 和深空网络场景,该场景分析不同的访问方法、网络配置和终端技术,例如光纤放大器与光子集成电路。我们进行权衡研究以确定所提方法的局限性和约束。然后,我们根据关键性能参数为每种场景提出架构建议。例如,我们发现对于 LEO 情况,一组四颗 6U 立方体卫星可以在网状网络配置中通过波分多址实现 12 Gbps 的总系统吞吐量。此外,通过使用基于光子的收发器而不是基于光纤的收发器,可以额外节省约 2.5 倍的质量。
大卫·马汉中校 大卫·马汉中校是佛罗里达州帕特里克空军基地第 3 支队第 1 航空队的指挥官。第 3 支队(载人航天飞行支持办公室)是唯一一个全职负责为美国载人航天飞行计划提供国防部支持的单位,负责全球宇航员救援、恢复和检索、医疗行动以及名义和应急着陆点支持。马汉中校于 2003 年通过中佛罗里达大学的空军后备军官训练团计划获得任命。他参加了加利福尼亚州范登堡空军基地的太空和导弹作战训练,并获得了维和人员和民兵 III 洲际弹道导弹武器系统的资格。2006 年,他在佐治亚州穆迪空军基地完成了专业本科飞行员培训,随后在德克萨斯州劳克林空军基地完成了培训。获得飞行徽章后,Mahan 中校的第一个作战飞行任务是在南卡罗来纳州查尔斯顿空军基地的 C-17A 上。完成作战任务后,他完成了两项 T-6A 教练飞行员的任务,在 T-6A Texan II 上教授未来的美国空军和国际飞行员以及作战系统官员。在担任现职之前,他曾担任第一航空队第 3 支队作战主任,负责全球宇航员救援、名义回收、太空舱回收、医疗行动和着陆点支持等行动。Mahan 中校已累计飞行超过 2,500 小时,并多次部署支持“伊拉克自由”、“持久自由”和“新黎明”行动。他从美国中央司令部联合作战中心为“坚定决心”和“自由哨兵”行动提供情报、监视和侦察支持。教育 2003 中佛罗里达大学文科学士学位 2003 阿拉巴马州麦克斯韦空军基地航空航天基础课程 2010 阿拉巴马州麦克斯韦空军基地中队军官学校 2011 新墨西哥州柯特兰空军基地飞机事故调查课程 2012 新墨西哥州柯特兰空军基地航空安全计划管理课程 2013 阿拉巴马州麦克斯韦空军基地空军指挥参谋学院(非住宿) 2014 佛罗里达州安柏瑞德航空大学航空学硕士学位 2020 弗吉尼亚州弗雷德里克斯堡联合人员恢复局人员恢复执行任务 1.2003 年 10 月 - 2004 年 4 月:学生,太空和导弹作战,第 392 战斗训练中队,范登堡空军基地,加利福尼亚州。2.2004 年 4 月 - 2005 年 10 月:洲际弹道导弹战斗人员,维和人员,第 400 导弹中队,F.E.沃伦空军基地,怀俄明州。3.沃伦空军基地,怀俄明州。2005 年 10 月 - 2006 年 6 月:F.E. 第 320 导弹中队民兵 III 洲际弹道导弹作战机组指挥官。
2020 年 1 月 7 日,星期二,太空中的印度食物:DRDO 为 Gaganyaan 宇航员准备的菜单 Gaganyaan 宇航员将享用适合太空条件的印度食物。作者:Rekha Dixit 早餐是 Idli 或 upma。午餐可以选择鸡肉比尔亚尼饭或素食印度饭,配以木豆和什锦蔬菜。晚餐来份鸡肉咖喱和印度薄饼怎么样?Sooji halwa 是不错的甜点,当您感到饥饿时,可以吃一根能量棒。抱歉,这是一次无烟无酒精的航班,但您可以自备咖啡或茶,或者选择果汁。所有这些,甚至更多,都可以通过 ISRO 的 Gaganyaan 计划在太空中获得。Gaganyaan 是印度的首次载人航天飞行。该航天飞机计划于 2022 年前起飞,将为先驱宇航员提供由国防研究发展组织 (DRDO) 提供的印度美食,该组织负责为为期一周的飞行准备食物。在 DRDO 忙于设计菜单的同时,其位于迈索尔的国防食品研究实验室 (DFRL) 正在改进一系列包装食品,为执行严酷任务的士兵制作。一份包含印度各地美食的二十多种食品清单正在制定中。 “我们希望在三次飞行中的第一次飞行中准备好一组初始食品,”DFRL 主任 D. Semwal 说道。Gaganyaan 任务包括三次飞行;前两次将是无人驾驶的,只有第三次将有两名或三名宇航员组成的人类机组人员。印度空军的四名试飞员已从最初的十名候选名单中选出,接受飞行的进一步培训。虽然有各种各样的太空食品可供选择,因为人类已经航行了六十多年,许多人已经在国际空间站等空间站上呆了几个月,但 Gaganyaan 是一个平台,可以将印度美食以印度的方式改编为太空飞行。“我们的食物保持温和的调味,不过对于那些想要的人来说,我们会提供额外的香料包,”Semwal 在班加罗尔第 107 届印度科学大会的印度骄傲展览上说道。食品包将是干燥的,需要通过加水来重新溶解。在太空舱的零重力环境中,必须在密闭空间内添加水,这样水滴才不会漂浮在飞船各处。入围的食品都经过了精心挑选。例如,面包就不在名单上,因为它容易碎,而面包屑可能会让人烦恼。
2020 年 5 月 30 日,在阿波罗任务 (1) 完成 50 多年后,猎鹰 9 号火箭发射了新的太空舱——载人龙飞船。此次任务由 SpaceX 负责,SpaceX 是一家由埃隆·马斯克于 2002 年创立的私人公司。相反,从水星号(1961 年)到航天飞机(1981 年至 2011 年)的所有太空任务都是由美国政府的大型项目执行的,这些项目主要由 NASA 牵头,因为高昂的成本和风险使得私人参与者通常无法进入该领域。因此,运行阿波罗计划所需的大量高科技创新主要由太空领域的需求驱动:世界上最大的火箭、世界上最小、最快的计算机、世界上第一个高速数据网络、太空服和太空食品 (2)。阿波罗计划的大部分技术都必须从头开始发明,经通胀调整后估计成本约为 1520 亿美元 (3)。从物理学到化学、材料科学和工程学,对太空的追求产生了革命性的技术,这些技术已转化为工业领域。如今,随着航天器开发成本的下降以及遥感和数据分析能力的提高,私营太空公司开展了更多的太空探索和投资活动。自 2008 年首次成功发射(SpaceX 的猎鹰 1 号)以来,私营部门已通过其他里程碑式任务进入太空行业,例如杰夫·贝佐斯资助的蓝色起源(2016 年)和 SpaceX 的猎鹰 9 号(2017 年)。总体而言,商业太空是一个庞大且快速增长的市场,未来十年将价值数万亿美元 (3)。太空活动的最新发展表明,私人和公共参与者的互动方式随着时间的推移发生了重大变化。已经从集中的公共太空行业转变为分散的、竞争性的、公平的行业,私人参与者承担的风险比以前更大 (4)。最近的合作采取公私伙伴关系的形式,公共和私人参与者共担风险和回报。过去二十年,我们目睹了太空活动的复兴,这为可能产生巨大经济溢出效应的重大技术发展打开了大门 (5)。这些溢出效应可能对全球经济产生额外刺激,(6) 值得深思熟虑地讨论。最终,这个太空活动的新时代可能会让人类在未来定居太空,增强地球生命的可持续性。量化太空活动对地球经济溢出效应的研究仍然缺乏。为了解决现有的差距,我们提出了一个双部门实际商业周期增长模型,该模型以航天工业对新技术的溢出效应为特征。该模型使用贝叶斯方法对美国数据进行估算,我们包括了航天工业的部门数据。我们的主要发现是,太空活动对经济产生了积极的溢出效应,但随着时间的推移,溢出效应的强度不同。这些溢出效应在 20 世纪 60 年代末至 80 年代初达到最高值,在 21 世纪达到最低值。我们考虑进行一项模拟练习,在高溢出和低溢出情景下,太空生产量增加相同的数量。我们发现,当与高太空部门溢出相关时,对产出的传导效应会增加一倍以上。