重力与地球不同。在太空中,重力使月球保持在绕地球运行的轨道上。由于国际空间站 (ISS) 距离地球表面较近,其轨道位于地球与月球总距离的约 2% 处。因此,地球的引力场在距离地面 120 至 360 英里的典型轨道高度仍然相当强。然而,由于自由落体的情况,国际空间站中存在微重力环境。您可能在不知情的情况下经历过类似的情况。例如,由于垂直下降而产生短暂自由落体的游乐园游乐设施,或过山车的连绵起伏的山丘。太空科学家和工程师通过使用特殊手柄和 Velcro 带为微重力环境提供便利。宇航员在工作、睡觉和上厕所时会利用这些不同的便利设施。此外,考虑到长时间处于微重力环境中会影响肌肉强度和骨骼密度,宇航员必须在专门设计的机器上定期锻炼。
在激光金属沉积(LMD)中,沉积轨道的高度可能在层和层之间变化,从而在过程演化过程中导致显着偏差。以前的作品表明,在某些条件下,会发生自动化的机制,保持规律的高度生长和零件和沉积喷嘴之间的恒定站立距离。在这里,我们分析了粉末集水区效率和沉积高度稳定性之间的联系。为此,开发了一个监测系统,以研究不同过程条件下的沉积,使用样品重量与同轴光学三角调节获得的层高度信息结合使用。一种分析模型用于从高度监测和过程参数实时估计沉积效率,这是由直接质量测量结果验证的。结果表明,轨道高度稳定与粉末集水区效率的降低有关,该效率受熔体池相对于粉末锥和激光束的相对位置的控制。对于给定的一组参数,可以估计距离距离可以实现最高的粉末集水区效率和通过构建方向的常规高度。
激光增材制造正在改变多个工业领域,尤其是定向能量沉积工艺。广泛采用这种新兴技术的一个关键挑战是形成不良的微观结构特征,例如孔隙、裂纹和大的外延晶粒。由于工艺的瞬态性质和涉及的参数数量,建立工艺参数与材料特性之间关系的试错法存在问题。在这项工作中,使用定向能量沉积增材制造 IN718 的工艺参数、熔池几何形状和构建质量测量之间的关系,使用神经网络作为广义回归量以统计稳健的方式进行量化。数据是使用原位同步加速器 x 射线成像获取的,为我们的分析提供了独特而准确的测量值。对重复测量变化的分析显示了异方差误差特性,这些特性可以使用原则性的非线性数据转换方法来解释。分析结果表明,表面粗糙度与熔池几何形状相关,而轨道高度与工艺参数直接相关,表明有潜力直接控制效率和层厚度,同时独立地最小化表面粗糙度。
在激光金属沉积 (LMD) 中,沉积轨道的高度会在层内和层间发生变化,从而导致工艺演变过程中出现显著偏差。先前的研究表明,在某些条件下会出现一种自稳定机制,保持高度有规律地增长,并保持零件和沉积喷嘴之间的恒定距离。在这里,我们分析了粉末收集效率和沉积高度稳定性之间的联系。为此,开发了一种监测系统来研究不同工艺条件下的沉积,使用在线测量样品重量并结合同轴光学三角测量获得的层高信息。使用分析模型根据高度监测和工艺参数实时估算沉积效率,并通过直接质量测量对其进行了验证。结果表明,轨道高度稳定与粉末收集效率降低有关,而粉末收集效率受熔池相对于粉末锥和激光束的相对位置控制。对于给定的一组参数,可以估算出间距以实现最高的粉末收集效率和通过构建方向的规则高度。
JOINT NEWS RELEASE Singapore, 9 th February 2022 Singapore consortium to launch an advanced small satellite at very low earth orbit to trial new technologies Project supported by Singapore's national space office, the Office for Space Technology & Industry (OSTIn) Singapore will seek to tackle new frontiers in space, using advanced space technology in a consortium project led by Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore).该开拓性项目今天由贸易和工业部长Gan Kim Yong先生在Sheraton Towers举行的《全球太空与技术公约》(GSTC)上宣布。随后是NTU新加坡,Aliena,Lighthaus Photonics,St Engineering和Nus Temasek Laboratories的研究合作协议的签署仪式,该协议由太空技术与工业办公室(Ostin)执行董事David Tan先生见证。由NTU的卫星研究中心领导,该财团将建造100公里的遥感微卫星 - 小型冰箱的大小。就卫星的系统开发和制造提供建议是St Engineering Satellite Systems,这是St Engineering,DSO国家实验室和NTU之间的合资企业。这种新的微卫星将在地球上约250公里处的非常低的地球轨道(VLEO)飞行。这至少是传统卫星通常使用的低地轨道高度(500至800 km),例如X-Sat,新加坡首个由NTU和DSO国家实验室开发的首个本地建造的卫星,该卫星于2011年推出。
摘要:金属增材制造工艺自诞生以来就得到了长足的发展,现代系统能够制造结构应用的部件。然而,要通过这些方法成功加工,需要进行大量实验,才能找到优化参数。在基于激光的工艺中,例如直接能量沉积,通常会沉积单道珠并进行分析,从而获得有关输入参数如何影响输出对基材的粘附等特性的信息。这些特性通常使用专门的软件从切割线珠的横截面获得的图像中确定。所提出的方法基于 Python 算法,使用 scikit-image 库和在 H13 工具钢上生产的 18Ni300 马氏体时效钢的光学显微镜成像,并计算 DED 生产的线珠的相关特性,例如轨道高度、宽度、渗透性、润湿性角度、基材上方和下方的横截面积和稀释比例。 18Ni300 马氏体时效钢沉积物的优化条件为:激光功率为 1550 W,进给速率为 12 g min −1,扫描速度为 12 mm s −1,保护气体流速为 25 L min −1,载气体流速为 4 L min −1,激光光斑直径为 2.1 mm。对于横截面焊道,计算其各自的高度、宽度和穿透力的误差分别为 2.71%、4.01% 和 9.35%;稀释比例计算的误差为 14.15%,基材上方面积的误差为 5.27%,基材下方面积的误差为 17.93%。处理一幅图像的平均计算时间为 12.7 秒。开发的方法是纯分段的,可以从机器学习实施中受益。
符号 d tgt 到目标的欧几里德距离(斜距) DC 飞机与图像中心之间的地面半径 DX Y 轴截距与目标之间的地面距离 DY 飞机与 Y 轴截距之间的地面半径 DT 飞机与目标之间的地面半径 F b 机身框架连接到飞机 F c 相机框架连接到相机 F 中心 向心力 F n 北/东/下框架(惯性) g 地球重力加速度 h AGL 目标上方高度(地面以上) h des 所需轨道高度 KD φ 滚转内环微分增益 KD θ 俯仰内环微分增益 KD 外环微分增益 KI h 高度保持积分增益 KP h 高度保持比例增益 KP 外环外环控制器比例增益 KP ˙ ψ 转弯协调器比例增益 KP φ 滚转内环比例增益 KP θ 俯仰内环比例增益 LC 飞机与图像中心之间的斜距 LY 飞机与 Y 轴截距之间的斜距 LT飞机与目标之间的斜距 m 飞机质量 PE 位置向东 PN 位置向北 p 飞机倾斜率 q 飞机俯仰率 r 飞机航向(偏航)率 R 实际轨道半径 ˙ R 实际半径率 R des 所需轨道半径 S x 相机水平分辨率 S y 相机垂直分辨率 t 时间 VA 飞机空速 V CM / e 飞机相对于惯性系的速度 VW / e 风相对于惯性系的速度 V tgt / e 目标相对于惯性系的速度 W 飞机重量 X tgt 目标的 X 坐标 Y tgt 目标的 Y 坐标
美国宇航局计划在 2024 年之前将人类送回月球 [1]。这引发了人们对月球探索任务的兴趣。为了有效地将人类和机器人任务送上月球,正在研究不同的最佳低和/或高推力轨道转移。最简单、最快速但不节能的方法是霍曼转移 [2]。霍曼转移需要两次燃烧,一次在轨道的近地点,另一次在远地点。航天器在地球停泊轨道上时位于近地点,远地点设置在所需的月球轨道高度。另一种研究航天器从地球到月球的转移的方法是使用拼块圆锥曲线法。拼块圆锥曲线近似依赖于太阳系动力学的开普勒分解 [3]。通过沿轨道小心地切换 SOI(影响球),航天器的运动在给定时间内仅受一个主要天体控制。例如,在使用补片圆锥曲线进行地球到月球转移的情况下,航天器在转移的大部分时间里将位于地球的 SOI 中,而在最后的时间里只靠近月球。霍曼转移和补片圆锥曲线都是 2BP(二体问题)中简单、直接的转移方法。从 1960 年代到 1980 年代,包括月球和阿波罗任务在内的所有登月任务都使用了一些对霍曼和补片圆锥曲线转移的改动。2BP 向月球的转移受到发射窗口的限制,并且需要多次修正燃烧,从而增加了总 Δ𝑉 成本。以阿波罗 11 号为例,它必须进行两次月球轨道交叉燃烧和四次中途修正。阿波罗 11 号进入月球轨道所需的总 Δ𝑉 为 13571.1 ft/s(4.136 km/s)[4]。
轨道空气动力学研究卫星 (SOAR) 是一项立方体卫星任务,预计于 2021 年发射,用于研究极低地球轨道 (VLEO) 上不同材料与大气流动状态之间的相互作用。提高对这些高度的气体-表面相互作用的了解以及识别可以最大限度减少阻力或改善空气动力学控制的新型材料,对于设计未来可以在低高度轨道运行的航天器非常重要。这类卫星可能更小、开发成本更低,或者可以提供改进的地球观测数据或通信链路预算和延迟。为了实现这些目标,SOAR 具有两种有效载荷:i) 一组可操纵的翼片,能够将不同的材料或表面处理暴露给具有不同入射角的迎面而来的气流,同时还提供可变的几何形状以研究空气稳定性和空气动力学控制;以及 ii) 具有飞行时间能力的离子和中性质谱仪,可以精确测量原位流动成分、密度和速度。利用精确的轨道和姿态确定信息以及测得的大气流动特性,可以研究卫星在轨道上受到的力和扭矩,并计算出气动系数的估计值。本文介绍了 SOAR 任务的科学概念和设计。描述了使用最小二乘轨道确定和自由参数拟合过程从测得的轨道、姿态和原位大气数据中恢复气动系数的方法,并估计了解析的气动系数的实验不确定度。结果表明,卫星设计和实验方法的结合能够清楚地说明阻力和升力系数随不同表面入射角的变化。阻力系数测量的最低不确定度位于约 300 公里处,而升力系数测量的不确定性随着轨道高度降低至 200 公里而提高。
太空资产对美国国防、安全和经济财富至关重要。遥感是了解太空资产周围环境态势的重要技术。地面太空望远镜技术无法在空间上分辨太空中遥远的物体(轨道高度超过 1,000 公里,例如 GEO)或小型物体(例如 CubeSats)。这些物体被称为未解析的空间物体 (URSO)。高光谱遥感已被提议作为一种提取未解析空间物体定量信息的技术。高光谱传感器的高光谱分辨率包含有关未解析物体材料成分的信息,这些信息来自材料对测量光谱的贡献。即使物体无法在空间上分辨,也可以在光谱上分辨。高光谱解混是一种将混合测量光谱特征分解为组成材料及其丰度的光谱特征的技术。在地面应用中,解混已被广泛研究,研究对象是包含感兴趣物体的光谱和空间信息的图像。对于未解析的空间物体,作者建议使用在空间物体在高光谱传感器的视野范围内移动时收集的时间轨迹的光谱时间特征来提取物质成分信息。这种方法面临的一大挑战是,收集到的光谱时间特征可能不够丰富,无法使用盲高光谱解混方法提取物质成分。在本文中,我们使用一个简单的模拟模型,即一个类似卫星的物体在背景上旋转,以研究空间分辨率如何影响 URSO 物质成分的可识别性。我们将性能视为空间分辨率在提取的端元质量及其丰度方面的函数。初步结果表明,提高空间分辨率可以提高可识别性(这并不是一个令人惊讶的结果),但如果光谱时间特征足够丰富,那么几个像素就足以识别物质成分。关键词:未解析的空间物体;高光谱解混;光谱时间特征;空间域感知。