航空航天被定义为地球表面以外的广阔区域,包括传统上被称为地球大气层的区域以及更远的太空环境。我们认为航空航天环境是一种介质,而不是两种;地球大气层的密度随着高度的升高而减小;但大气层不会突然停止而太空开始。航空航天实力是一个国家在地球表面以外的广阔区域采取行动的能力。这不仅仅是许多人认为的将航空航天环境用于敌对目的的能力,而是一个国家的全部航空航天活动——民用和军用、商业和私人、潜在和现有的。
课程概述 MSc 课程包含 90 ECTS 学分。学生必须完成 8 个核心模块和 4 个选修模块以及一个实习模块。如果核心模块或选修模块与学生之前的学习有很大重叠,则可以不选择。核心模块如下所示。选修模块可以从 UCD 中的任何现有模块中选择,但需与课程主任协商。 核心模块 空间环境(PHYC 40660,5 ECTS,第 1 学期) 模块描述 向学生提供空间环境的概述,分为以下五个部分:真空环境(地球场、太阳-行星连接);中性环境(大气物理学);等离子体环境(电离层、磁层、地磁风暴);辐射环境(捕获辐射带、太阳质子事件、银河宇宙射线);和微流星体/轨道碎片环境(经验模型)。还讨论了与航天器设计相关的其他问题,例如不同卫星轨道的显著特征及其在一系列太空应用(例如地球观测、通信、导航、行星科学、天体物理学和宇宙学)中的用途。主要航天国家现有和计划中的运载火箭的能力、火箭推进的基本原理、振动控制和航天器平台也得到了发展。学习成果完成本课程后,学生应能够:• 比较和对比地球和太空环境;• 确定太空环境对卫星的主要影响;• 为特定的太空应用构建合适的轨道;• 解决相关领域的定量问题;• 将基本物理原理应用于火箭推进和运载火箭的选择• 确定火箭发动机设计和开发的基础• 量化火箭发动机的关键性能参数
● 电气工程、物理学、航空航天工程或相关领域的硕士学位或更高学位。 ● 具有雷达系统工程经验,尤其是脉冲相控阵技术。 ● 具有数字信号处理、射频/微波工程和天线设计方面的丰富背景。 ● 具有使用雷达仿真和分析软件工具(如 MATLAB、ANSYS 或类似软件)的经验。 ● 熟悉太空环境挑战,包括辐射对电子系统的影响。 ● 具有出色的分析、解决问题以及沟通和谈判技巧。 ● 能够在全球团队中协同工作并在最低限度的监督下管理项目。 ● 愿意根据需要出差
极端太空环境,例如太空真空、辐射、极端热环境和热循环、锯齿状月球尘埃、微重力、微流星体和轨道碎片 (MMOD)、推力羽流喷射物及其协同不利影响,都是对外行星和卫星进行安全和可持续太空探索的艰巨挑战。长时间的太空辐射暴露会使材料和结构变脆,而磨蚀性的锯齿状尘埃颗粒会严重磨损和侵蚀运动部件,导致过早失效。为了应对甚至缓解这种潜在的故障,需要坚固而特殊的材料,以使包括 Artemis 计划在内的 NASA 任务可持续进行,并将服务和维修需求降至最低。本研究报告称,含硼夹杂物 B 4 C 可以显著提高铝合金 (Al6061) 的耐磨性和辐射屏蔽/抗性,从而延长其在极端太空环境中的使用寿命。随着 B 4 C 夹杂物的增加,拉伸强度在室温和高温 (200˚C) 下都增加高达 20 vol%,而热导率则随着 B 4 C 浓度的增加而逐渐降低。与纯 Al6061 相比,当 Al6061 中添加 50vol% B 4 C 时,中子屏蔽效能提高了 110 倍以上。还利用在线太空辐射评估工具 (OLTARIS) 计算研究了银河宇宙射线 (GCR) 和太阳粒子事件 (SPE) 下的屏蔽效能。通过添加 B 4 C,可有效抑制通过 Al6061 基质的二次辐射引起的不利影响,从而提高对 GCR 和 SPE 的屏蔽效能。B 4 C 中硼的存在是增强对中子、GCR 和 SPE 环境辐射屏蔽能力的主要原因。
尖端 AI/ML 提供先进的数据分析解决方案 任务操作人员、分析师和决策者必须快速识别和应对试图影响或削弱太空系统和能力的敌对行为者。我们在提供数据融合、可视化和分析工具方面拥有超过 15 年的经验,这些工具能够快速识别、分类和分析太空环境中的物体和活动。由于数据源数量不断增加以及任务的复杂性,CACI 将人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 算法集成到我们的工具和应用程序中。随着全球威胁的发展,CACI 将数据和工具迁移到云中,以实现更广泛的访问和更高的性能。
在技术层面,确保近期运行安全和长期太空环境稳定依赖于缓解和补救措施。碎片缓解是指针对运行中的航天器的技术程序和要求,旨在降低其变成或产生碎片的可能性。它包括航天器屏蔽、防撞机动、任务后处置和在使用寿命结束时移除储存的能量以限制意外爆炸的可能性。补救是指在产生碎片后旨在降低风险的方法。它包括主动将废弃物体从轨道上移除,通过在预测碰撞时间之前影响两块碎片之一的轨迹来降低预测碰撞的概率,以及升级废弃物体使其具有防撞能力。
过去的一年一直是美国共同大流行,随之而来的全球经济衰退和政治变革的不确定性和不可预测性之一。对于太空安全性,2020年主要是一年的连续性和可预测性。自上次发表CSIS空间威胁评估以来,太空环境中最明显的变化是增加了约900个SpaceX Starlink卫星到低地球轨道(LEO),将总星座大小提高到1,200以上,如图1。这是历史上最大的卫星星座,而且已经大约占太空中所有操作卫星的三分之一。1 SpaceX继续建立其束缚,每隔几周一次发射60个星际链接卫星。