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CCSDS 无损多光谱和高光谱卫星图像压缩标准的实施
本文介绍了符合空间数据系统咨询委员会 (CCSDS) 121.0-B-2 和 CCSDS 123.0-B-1 无损卫星图像压缩标准的两个知识产权 (IP) 核的建模、设计和实现。CCSDS 121.0-B-2 描述了一种基于 Rice 自适应编码的无损通用压缩器。CCSDS 123.0-B-1 标准描述了一种专为高效机载高光谱和多光谱图像压缩而设计的无损算法，它基于预测和基于熵的编码结构。后者提供了两种选项：样本自适应和块自适应编码器，对应于 CCSDS 121.0-B-2 算法。这些 IP 核被设计为独立的压缩器，但由于专用接口，它们可以轻松地以即插即用的方式组合在一起使用。此外，还提供了用于配置和外部存储器访问的标准接口。设计过程包括考虑几种不同的硬件架构，以便同时最大化吞吐量并优化机载资源的要求。这两个 IP 都符合标准中考虑的高可配置性。获得的 VHDL 代码完全独立于技术，因此可用于针对太空环境中感兴趣的任何现场可编程门阵列 (FPGA) 或 ASIC，旨在在卫星中高效执行压缩，尽管固有的
美国宇航局格伦教职人员奖学金计划
关于 NASA 格伦研究中心 NASA GRC 提供独特的航空航天研究、技术开发和太空飞行经验组合。该中心的专业领域和世界一流的研究和技术进步涵盖空间推进系统和低温流体管理；电力、能量存储和转换；空气呼吸推进（喷气发动机）；空间物理科学和生物医学技术；极端环境材料和结构；以及通信技术和开发。格伦研究中心的主校区刘易斯场位于克利夫兰霍普金斯国际机场和克利夫兰大都会公园的洛基河保护区附近，占地 307 英亩，包含 100 多栋建筑。刘易斯场的世界一流设施包括风洞、降落塔、真空室和飞机库。NASA 的尼尔·阿姆斯特朗测试设施是 NASA 格伦研究中心的一个分支，位于俄亥俄州桑达斯基，距克利夫兰以西 50 英里，占地 6,400 英亩。它拥有大型、独特的设施，可模拟太空环境。这两个地点都吸引 NASA、军方、学术界和私营企业客户来到俄亥俄州进行航空航天研究和测试。
人工智能与空间安全：碰撞风险评估
如今，太空环境正在经历一场彻底的变革，影响到技术、太空使用、任务概念和操作。电力推进一旦被证明其可靠性和能力，在过去十年中已开始用于商业和科学卫星，无论是低地球轨道 (LEO) 还是地球静止轨道 (GEO)，而且其使用量预计还会增长。20 世纪 90 年代末的技术改进导致空间部件小型化，最终使卫星尺寸得以缩小。自 2003 年第一颗立方体卫星发射以来，大学或商业用途对此类小型卫星的使用不断增加，对未来太空环境演变的分析表明，这种增长将在未来十年保持下去。随着小型卫星数量的增加，预计每年的发射率也会更高，新的国家和私人参与者也会加入进来。在这些新参与者中，由于其对轨道环境的影响，可能最相关的将是集群和星座任务。巨型卫星群与小型卫星群一起，将代表未来十年低地球轨道系统最深刻的变化。多个巨型卫星群已在规划中，每个卫星群由数千颗卫星组成，其中一些已开始部署阶段。预计未来几年，在轨卫星数量将增加数倍。考虑到目前的数量略低于 2,000 颗，这一数字将同时增加到数万颗在轨运行的卫星（Hugh 等人，2017 年）。除此之外，地球轨道上最常见的元素是空间碎片物体。空间碎片是指除运行卫星之外的所有人造太空物体以及被地球引力捕获的微流星体。它包括上级火箭体、仍在轨道上的非运行卫星、任务遗留物体以及因碎裂或碰撞而产生的旧卫星碎片。自 1958 年航天时代开始以来，空间垃圾物体的数量不断增长，目前轨道上大于 10 厘米的物体有 34,000 多个，1 厘米至 10 厘米之间的物体有 900,000 多个，更小的物体有数百万个（ESA 报告 2019）。预计这些数字在未来几年还会增加，这不仅与太空交通的增加有关，也与当前跟踪技术的改进有关。新的基础设施预计将在未来十年开始运行，以探测迄今为止无法跟踪的较小物体。虽然编目物体的增加并不意味着实际物体数量的增加，因为它们已经在轨道上，但这将增加卫星运营商遇到的会合警报数量（Haimerl 和 Fonder 2015）。
SMC 概述简报
• 所有发射和太空设备都需要高可靠性，这要通过设计、设计裕度以及在装配的每个阶段实施的制造过程控制来实现 - 设计和设计裕度确保设备能够在发射和太空环境中运行。– 制造过程控制旨在确保制造出符合设计要求的优质产品 - 任何所需的更改都基于已知基线进行 • 进行资格测试以证明设计、制造过程和验收程序生产出符合规范要求的任务项目 - 此外，资格测试将验证计划的验收程序，包括测试技术、程序、设备、仪器和软件。• 资格 接受质量测试的硬件将根据与飞行硬件相同的图纸、使用相同的材料、工具、制造过程和人员能力水平进行生产。• 进行验收测试以证明每个可交付项目的可接受性 - 测试证明符合规范要求并提供针对工艺或材料缺陷的质量控制保证。– 验收测试旨在对筛选项目进行压力测试，以发现由于零件、材料和工艺中的潜在缺陷而导致的早期故障。
硅在绝缘子中的单事件传播效应...
亲爱的编辑，铁电隧道FET（FETFET）是关于新型低功率电子设备的越来越重要的研究主题[1，2]，因为铁电气材料的负电容效应有助于提高潜在的通道并增加TFET中的状态电流。铁电疗法显示辐射性能对辐射的辐射硬性能，这对于基于这种苛刻环境中使用的这种材料的设备很有帮助[3，4]。单事件传播（集合）效应是由空间或陆地辐射环境中的高能量颗粒引起的，这可能会导致软错误的可能性，甚至可能导致航天器中的灾难性事故[5，6]。对重离子打击下FETFET的辐射效应的搜索对于评估这些设备在太空环境中的潜在误差非常重要。为了提高设备的性能，我们提出了一种新的硅在绝缘子双门栅极FETFET（SOI DG-FETFET）中，并使用Si：HFO 2铁电栅极介电。使用Synopsys Sentaurus Tech-Nology Computer Adided Design（TCAD）Simulator [7]研究了SOI DG-FETFET中的单事件传播效应[7]。设备结构和仿真设置。
空间互联网中的路由：接触图路由教程
摘要 — 只要妥善处理太空环境带来的延迟和中断挑战，太空互联网就有可能实现。由于地面互联网无法很好地解决这些问题，因此正在开发更强大的延迟容忍网络 (DTN) 协议和算法。特别是，近地轨道和深空地面元素和航天器之间的路由原则和技术是在接触图路由 (CGR) 框架中制定的。CGR 融合了一组非平凡算法调整、空间操作概念、时间动态调度和特定图形模型。该框架的复杂性表明需要进行重点讨论，以促进对其的直接和正确理解。为此，我们提供了一个深入的教程，收集和组织有关研究、开发、实施和标准化 CGR 的第一手经验。内容以考虑规划、路线搜索和管理以及连接地面和太空领域的转发阶段的结构进行布局。我们依靠直观的图形示例、支持代码材料以及对飞行级 CGR 实施细节的引用（如适用）。我们希望本教程能够成为工程师的宝贵资源，并且研究人员也可以将此处提供的见解应用于 DTN 研究主题。
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
ISM 空间制造
预期效益 按需生产硬件的能力将直接降低成本和风险，因为可以在打印所需的时间内获得所需的精确部件或工具。ISM 是实现太空制造设施的第一步，而太空制造设施是任何深空探索任务的关键支持组件。此外，按需制造电子设备的可用性是 NASA 未来太空和行星探险的关键要素。电子设备（例如传感器、通信基础设施（电缆）、印刷储能设备和发电元件）都需要在轨道或地外栖息地环境中按需制造，以更换故障组件或在长期、独立于地球的任务中制造新系统。未来在抵达之前进行的装备和自主设置工作将有利于长期任务。能够制造大多数基础设施将是人类在其他世界可持续存在的关键。NASA ISM 项目利用合作协议通知 (CAN) 和小型企业创新研究 (SBIR) 奖等机制与行业密切合作，以利用快速的技术进步。这将刺激该地区的陆地经济，同时利用有限的 NASA 资源专注于将这些技术应用于太空环境。
含钽的 MoS2 高性能空间润滑
自 1950 年代以来，二硫化钼涂层就被用作航天器的润滑剂，但仍然面临着重大的工程挑战，包括在陆地空气和深空真空环境中的性能以及数十年无需维护的使用寿命。 MoS 2 与添加剂化合物的共沉积在某些情况下已经取得了进展，但一种可以在所有面向太空的环境中工作且使用寿命长的润滑剂仍然是一个持续存在的问题。在此，我们展示了一种新型 MoS 2 + 钽润滑涂层的多环境适应性能，该涂层在陆地和太空环境中均表现出色，而基准的太空级商用 MoS 2 润滑剂涂层则不然。值得注意的是，10% 钽添加剂在空气中表现出优先氧化以保持 MoS 2 的润滑能力，同时形成 TaS 2 相，这有助于 MoS 2 在超高真空中的出色润滑。此外，在空气和真空环境中，分别观察到完全不同的小颗粒和致密片摩擦膜，这使得单一涂层可以根据环境调整润滑机制。这种新型涂层树立了标杆，成为第一个完全通用的太空润滑剂实例，在陆地和深空环境中均具有高性能。
太空中癌症进展的机械生物学意义
人体通常适应在陆地环境中维持体内平衡。太空环境的新条件带来了挑战，它改变了细胞对周围环境的反应。这种改变会导致细胞外微环境发生物理变化，诱导癌细胞分泌白细胞介素 6 (IL-6) 和肿瘤生长因子 β (TGF- β ) 等细胞因子，从而增强癌症恶性程度。癌症是受机械线索影响最显著的细胞类型之一，机械线索通过与肿瘤微环境的主动相互作用而产生影响。然而，癌细胞在太空环境中进行机械传导的机制以及这一过程对人类健康的影响尚未完全阐明。由于人们对空间生物学的兴趣日益浓厚，本文回顾了癌细胞对太空中代表性条件改变的反应：微重力、减压和辐照。有趣的是，当暴露于模拟和实际太空条件时，有助于肿瘤存活、侵袭性表型转化和癌细胞增殖的细胞因子和基因表达都会上调。强调了进一步研究太空机械生物学的必要性，例如模拟更复杂的体内实验或寻找太空飞行期间可能遇到的其他机械线索。