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高速航空航天的再生制动系统...
摘要： - 在高速飞机和铁路应用中使用再生制动系统（RBS）的使用表示能量回收，耗散和再利用的变革性进步。这项研究研究了专为高速导轨（HSR），太空发射恢复系统和弹道重新进入车辆而设计的复杂的电动力学，机电和混合动力学回收系统。在这些区域中的常规制动方法导致通过散热器大大损失能量，从而限制了系统效率。相比之下，使用超副作用，超导磁能储存（SME）和飞轮储能系统（FESS）的再生制动系统为有效的能量回收提供了理想的方法。固态电力电子设备与高速轨道逆变器在高速轨道上的组合可以使高速轨道上的高速轨道上的能量反馈到电网能量弹性，并提高电网的能量弹性，并弹性弹性弹性弹性弹性。在太空发射恢复中，创新的电动力系和基于等离子体的电磁制动制动器可实现轨道能量耗散，并具有调节的秋季动力学，从而最大程度地减少对逆转的依赖。弹道重新进入车辆使用空气动力集成的磁性水力动力学（MHD）制动系统，通过血浆鞘调节来促进受控减速并通过血浆鞘调节减少热通量。这项研究研究了通过适应效果的效率来调整效果效率，从而研究了重新分配和能量的能量效率。在强烈的机械应力下，压电纳米生成器在车辆组件中的整合增强了能量的回收，促进了多模式收获。建议的创新重新考虑了在高速速度运输系统中减速能源管理的基本范式，增强可持续性，降低了对消费依赖的依赖性，并降低了依赖性的依赖性，并具有长期的良好范围。未来的研究应集中于将基于量子点的超级电容器与固态锂空气电池合并，以增强高密度再生存储系统，从而加速下一代节能的航空制动和铁路制动技术。
空间功率和能量的边界
空间方面，包括空间探索，商业化和殖民化，需要大量的功率和能量。是空间和体内推进，栖息地和运输，原位资源利用（ISRU），制造，生命支持，机器人技术，卫星，传感器和建筑所必需的。当前正在应用的功率和能源正在开发中，包括太阳能，化学燃料，放射性同位素热电发生器（RTG）核电池和裂变核反应堆。每种问题都有问题，包括降低太阳强度，距离太阳，并且由于灰尘，ISRU资源处理要求，储存，化学燃料的转移以及当前核方法的重量，能量密度和安全性[参考。1]。替代能源可以降低成本和体重，并提高安全性，效率和功能。特别有趣的替代方法包括最近发明的非常高的能量密度，低重量核电池的能量密度比RTG高的数量级和比反应堆要高的数量级要高，该反应器的重量较小，其从毫克到数十兆瓦的反应器。这种方法似乎能够为所有与太空相关的东西提供动力，从小型传感器到Vasimir，它将提供6,000秒ISP的快速，200天的火星往返。此外，该电池可以为地球磁场的工作动力，从而通过空间内制造收集空间碎片并重新利用这种碎片。此外，还有更高效且较小的多相散热器方法。其他边界功率和能量方法包括再生，通过各种能量转换方法利用热量损失，以提高效率，降低体重以及能量产生和拒绝系统的成本。有无数的能量储能方法，除了化学品之外，还有包括正电子的外观，它们的能量密度比裂变的数量级高，没有残留辐射和负担得起的。该报告将首先讨论当前的NASA Energetics技术，然后讨论上面提到的各种前沿空间功率和能量替代方案。
三体航天器作为低地球轨道人工重力研究的试验平台
本文介绍了三体旋转系统的研究和设计，该系统将用作研究不同重力变量（包括模拟月球和火星重力条件）下系统功能和人体生理学的前兆/试验台。试验台将是收集人造重力对航天器系统和人体生理学影响数据的必要步骤，有助于优化月球和火星表面栖息地以及人造重力航天器的设计方案。这将是低地球轨道可变重力研究平台开发的第一阶段，用于长期研究可变重力梯度和旋转引起的重力模拟的影响。确保宇航员在长期火星任务期间的安全以及他们返回后的恢复是任务成功的关键要求。因此，在执行任务之前必须充分了解部分重力对生理和心理能力的长期影响，并且需要一个研究平台来研究部分重力对人类和技术系统的影响。在低地球轨道 (LEO) 绕地球运行的可变重力研究平台可以解决这一知识空白。低地球轨道是此类设施的理想地点，因为低地球轨道距离地球表面很近，而且可以利用那里现有的基础设施和商业活动。此类平台的开发需要分阶段进行。本文介绍了第一阶段。它是研究平台的试验台，由两艘定制的龙飞船组成，龙飞船停靠在中央枢纽，然后停靠在国际空间站的 Zvezda 舱。该提案旨在利用现成的元素来降低开发成本和时间，使我们能够使用当今的技术在“明天”进行测试。为了执行操作，试验台将脱离对接，撤退到国际空间站后方 2000 米处，并通过启动增强推进器开始旋转。然后，载人龙飞船将系绳到所需的旋转半径以开始测试操作。完成后，试验台将停止旋转，收回系绳并重新对接国际空间站。该序列将根据需要重复。本文还介绍了测试平台的测试目标、优势、劣势、机遇和威胁的分析、测试平台组成部分的设计开发和选择标准、操作概念和与测试平台相关的可能风险及其各自的缓解措施。
太空中的活跃实验：过去、现在和未来
1958 年至 1962 年间，美国和苏联在大气层中进行了数次核爆炸试验，其中包括 1962 年 7 月 9 日在约翰斯顿岛上空 400 公里高空发生的 1.4 百万吨爆炸的“星鱼一号”事件（Gombosi 等人，2017 年）。这些试验可视为太空主动实验（即故意扰乱当地环境的实验）的开端。它们展示了高空核爆炸的潜在破坏力，包括产生的电磁脉冲以及放射性裂变碎片可能产生的持久人造辐射带。例如，“星鱼一号”的意外后果之一是使至少七艘低地球轨道 (LEO) 航天器瘫痪，约占当时 LEO 航天器的三分之一（Gombosi 等人，2017 年）。大约在同一时间，范艾伦和他的团队对地球辐射带的根本性发现（Van Allen and Frank，1959 及其中的参考文献）表明了太空环境对航天器和宇航员来说有多么恶劣，以及我们对此知之甚少。在太空时代的推动下，积极的太空实验蓬勃发展，其目标是 (1) 探测基本的等离子体物理现象，(2) 阐明磁层和电离层物理的某些方面，以及 (3) 了解如何控制环境对太空资产的影响。炸弹、光束、加热器、释放、化学倾倒、等离子体羽流、系绳、天线、电压都是跨越数十年研究的积极实验的例子。六十年后，美国的积极太空实验计划发生了巨大变化。太空实验的数量急剧下降，取而代之的是研究强力发射器（如高频主动极光研究计划 (HAARP) 和阿雷西博的设施）引起的电离层加热和变化的地面实验。这种下降可以归因于几个原因，总结起来包括“唾手可得的果实”已经被收获，今天人们对太空环境有了更多的了解，太空飞行变得更加官僚化和风险规避，以及预算压力（Delzanno 和 Borovsky，2018 年）。然而，有许多理由对太空主动实验的未来感到乐观。新的科学和国家安全驱动因素要求进行新的主动太空实验。一个例子涉及磁层-电离层耦合，其中高功率电子束可用于磁场线测绘，并将遥远磁层中发生的现象与其在电离层中的图像联系起来（国家研究委员会，2012 年）。另一个例子涉及辐射带修复，通过在太空中注入电磁等离子体波，可以大大减少高空核爆炸产生的人造辐射带的通量，从而保护关键的太空资产。此外，还有新的成熟技术（超材料、致密相对论
热for型（T4D）：效果的初步评估
缓解指南，可以预见到，未来25年可能会发生空间碎片人口的一倍。 此外，从长远来看，灾难性碰撞事件的增加可能导致空间垃圾对象的乘法增加10倍。 很明显，对IADC指南的广泛采用至关重要，特别是对于低地球轨道（LEO），现在空间流量是2000年观察到的水平的10倍。。 对于这个受保护区域，主要缓解措施是终止生命终止的大气再进入（EOL）。 在过去几年中自然符合25年规则的航天器的份额显着增加，但非自然兼容的飞行员的成功EOL操纵百分比仍然很低。 如果仅考虑后者，直到2017年，只有10％到40％的航天器尊重缓解规则。 在过去的几年中，该价值增加到约50％左右，但主要是由于一个星座的解剖以及被驳回不合规轨道的卫星数量少。 如果将这些百分比与所需的最低合规性阈值进行比较（90％[4] [5]），则很明显，遗传后处置（PMD）仍然是一个有问题的话题。 但是，PMD的可靠性不是必须考虑的唯一要求。 重新输入的航天器本质上意味着对人和货物的风险，其可接受性阈值通常在10 000中的1中定义。 观察这种必要性的一种策略是对针对无人居住的地区进行高推断控制的重新进入。缓解指南，可以预见到，未来25年可能会发生空间碎片人口的一倍。此外，从长远来看，灾难性碰撞事件的增加可能导致空间垃圾对象的乘法增加10倍。很明显，对IADC指南的广泛采用至关重要，特别是对于低地球轨道（LEO），现在空间流量是2000年观察到的水平的10倍。对于这个受保护区域，主要缓解措施是终止生命终止的大气再进入（EOL）。在过去几年中自然符合25年规则的航天器的份额显着增加，但非自然兼容的飞行员的成功EOL操纵百分比仍然很低。如果仅考虑后者，直到2017年，只有10％到40％的航天器尊重缓解规则。在过去的几年中，该价值增加到约50％左右，但主要是由于一个星座的解剖以及被驳回不合规轨道的卫星数量少。如果将这些百分比与所需的最低合规性阈值进行比较（90％[4] [5]），则很明显，遗传后处置（PMD）仍然是一个有问题的话题。但是，PMD的可靠性不是必须考虑的唯一要求。重新输入的航天器本质上意味着对人和货物的风险，其可接受性阈值通常在10 000中的1中定义。观察这种必要性的一种策略是对针对无人居住的地区进行高推断控制的重新进入。不幸的是，该解决方案暗示了对任务预算和设计复杂性的重大影响。第二种可能性是限制在重新进入过程结束时到达地面的碎片。这是设计范围（D4D）方法背后的基本原理。d4d是航天器的有意设计，旨在促进其在大气重新进入期间的破坏，以遵守伤亡风险极限，因此可以扩大可以允许不受控制的再进入的航天器的份额。这将允许耗尽明显的燃料并简化具有经济和可靠性优势的航天器设计。几项研究提出并评估了不同的D4D技术[6] [7] [8]。替代了最坚固的材料，例如钛或钢，结构关节弱化以利用早期碎片的优势，使用多孔材料或特定形状来控制热负荷分布，以及网络的利用或nets或Tethers来减少碎片数量。相对较新的策略是将能量材料掺入航天器空隙中，以最大程度地提高可用的热量[9] [10] [11]。热液对此角色特别有趣[12]。最后一项技术是本文的重点。此方法在此定义为热心（T4D）。在以下各节中，将详细介绍实验运动的预备研究。在HypershallTechnologieGöttingenGmbH（HTG）领导的ESA-TRP Spadexo项目框架中，涉及Politecnico di Milano，DLR-Cologne，Exvisive Powderive Technologies，AirBus Defacties and Airbus Defense and Space，目前正在研究T4D。热电荷已在DLR L2K弧形风洞中进行了测试，以验证该技术的适用性和有效性。特定的努力致力于预测热点点火及其对样品温度的影响，并确保测试设施的安全性。在第2节中，提出了D4D验证和热矿的背景。在第3节中，报告了样品的几何形状和测试活动中使用的公式。第4节描述了实验设置和用于评估能量电荷效应的可测量性的数值模型。在第5节中，选择了三个测试用例以验证计算工具。最后，第6节介绍了项目的结论和下一步。