基于任务需求和ESM分析的受控生态生保系统植物部件品种规划 被引量：3

1

作者 余青霓 唐永康 +2 位作者 刘昊 高峰 艾为党 《载人航天》 CSCD 2017年第5期589-596,共8页

针对任务周期长、距离远的长期载人深空探测,长期地外生存等任务要求建立受控生态生保系统,通过合适的植物部件利用当地资源进行空间作物生产。利用等效系统质量方法,比较了地球携带食物补给和受控生态生保系统植物部件就地生产两种补... 针对任务周期长、距离远的长期载人深空探测,长期地外生存等任务要求建立受控生态生保系统,通过合适的植物部件利用当地资源进行空间作物生产。利用等效系统质量方法,比较了地球携带食物补给和受控生态生保系统植物部件就地生产两种补给模式的优劣。从受控生态生保系统角度讨论了主食、果蔬和蛋白质-脂肪等食物需求与植物部件设计的关系,对1~2年任务周期的深空探测飞行任务首先应配备小量蔬菜栽培装置。可以利用太阳光时,2年以上即可建立植物部件生产果蔬;15年以上方可生产粮食作物;而只能利用人工光源时,3.4年以上的深空探测任务才适合植物部件供应新鲜果蔬,而主食则需要76年以上。油料作物的空间生产在目前技术条件下不具备应用可行性。 展开更多

关键词 任务需求 受控生态生保系统(celss) 等效系统质量(ESM) 植物部件 补给

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受控生态生保系统内红萍供氧特性研究 被引量：8

2

作者 陈敏 邓素芳 +2 位作者 杨有泉 黄毅斌 刘中柱 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期223-229,共7页

研究红萍载人供O_2特征,为红萍生物部件进行系统总体地面模拟试验及空间应用奠定基础,构建了受控生态生保系统密闭试验舱和红萍栽培装置,在"红萍-鱼-人"共存情况下,测定密闭舱内O_2,CO_2浓度的变化.试验结果显示,单位重量的鱼... 研究红萍载人供O_2特征,为红萍生物部件进行系统总体地面模拟试验及空间应用奠定基础,构建了受控生态生保系统密闭试验舱和红萍栽培装置,在"红萍-鱼-人"共存情况下,测定密闭舱内O_2,CO_2浓度的变化.试验结果显示,单位重量的鱼耗O_2量为0.0805～0.0831 L·kg^(-1)·h^(-1),排放CO_2量为0.0705～0.0736 L·kg^(-1)·h^(-1);试验志愿者耗O_2量19.71 L·h^(-1),呼吸释放CO_2量18.90 L·h^(-1).人工光照保持7000～8000 lx条件下,红萍的光合作用与人和鱼的呼吸作用相辅相成,舱内O_2,CO_2浓度趋于平衡.密闭舱内CO_2浓度升高对促进红萍群体净光合效率有明显效果,红萍光合放O_2能力很强,能有效促使密闭舱内O_2,CO_2浓度朝着有利于人生存的环境方向平衡,进而验证了红萍的空间应用前景. 展开更多

关键词 受控生态生保系统 红萍 载人 供氧 光合作用

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2人30天受控生态生保系统物质流调控技术研究 被引量：14

3

作者 郭双生 董文平 +8 位作者 艾为党 冯红旗 唐永康 黄志德 沈韫赜 任锦 秦利锋 曾固 张立红 《载人航天》 CSCD 2013年第5期67-74,共8页

利用受控生态生保系统集成实验平台,进行了2人30天的"人-植物"受控生态系统的大气和水等物质交换和动态平衡调控技术实验,实验过程中对物质流进行研究。试验结果证明系统内大气、水和食物的闭合度分别达到100.0%、84.5%和9.3%... 利用受控生态生保系统集成实验平台,进行了2人30天的"人-植物"受控生态系统的大气和水等物质交换和动态平衡调控技术实验,实验过程中对物质流进行研究。试验结果证明系统内大气、水和食物的闭合度分别达到100.0%、84.5%和9.3%,系统能效比达到59.56g/(kW·m2·d);种植面积为13.5 m2的4种共生植物可以满足1人的呼吸需O2量。初步掌握了密闭生态系统中植物与人之间的物质流特性及其动态平衡调控技术,并认识了系统中人、植物和环境三者之间的交互关系,为推动我国长期载人航天受控生态生保技术的深入发展与应用奠定了重要基础。 展开更多

关键词 受控生态系统 人-植物 物质流 调控机理

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受控生态生保系统螺旋藻藻种筛选研究 被引量：5

4

作者 艾为党 郭双生 董文平 《载人航天》 CSCD 2013年第6期58-63,共6页

以目前应用较多的7个螺旋藻品种为研究对象,采用摇床培养的方式,在光照强度为200μmol·m-2·s-1,光照周期为24 h,培养温度为(30.0±1.0)℃的条件下进行培养,通过比较不同藻种的形态特征、生长速率、碳源利用率、营养组分... 以目前应用较多的7个螺旋藻品种为研究对象,采用摇床培养的方式,在光照强度为200μmol·m-2·s-1,光照周期为24 h,培养温度为(30.0±1.0)℃的条件下进行培养,通过比较不同藻种的形态特征、生长速率、碳源利用率、营养组分、光合放氧特性以及耐电离辐射能力等指标,从中筛选出满足受控生态生保技术研究所需的螺旋藻藻种。实验结果表明,6号和7号藻种的各项指标比较突出,尤其是6号藻种,在生长速率、蛋白质等含量、光合放氧活性、以及抗辐射的能力表现更为突出,可作为今后受控生态生保技术研究中进一步研究对象和关键生物部件候选藻种。 展开更多

关键词 螺旋藻 生物部件 电离辐射 受控生态生保系统

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我国月球基地受控生态生保系统物质流调控分析研究 被引量：8

5

作者 郭双生 《载人航天》 CSCD 2017年第5期680-687,共8页

针对载人深空探测和月球火星等地外星球定居与开发对生保物资持续再生供应的需求,基于国内外多年的载人航天受控生态生保技术研究经验和我国的载人航天发展形势,提出未来我国月球基地环控生保系统的基本规模、驻留人员和时间等边界约束... 针对载人深空探测和月球火星等地外星球定居与开发对生保物资持续再生供应的需求,基于国内外多年的载人航天受控生态生保技术研究经验和我国的载人航天发展形势,提出未来我国月球基地环控生保系统的基本规模、驻留人员和时间等边界约束条件设想(乘组规模约为6人,大气、水、食物及废物循环闭合度分别为100%、100%、95%和95%),以此为基础进行了其中大气、水、食物和废物等物质流配置的分析与计算,并提出其动态平衡调控方案。该工作以期为将来在我国的月球基地等环控生保系统中实现物质流的长期高效与安全可靠调控发挥参考作用。 展开更多

关键词 月球基地 受控生态生保系统 生物部件 物质流调控

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受控生态生保系统中马铃薯栽培研究进展 被引量：2

6

作者 钟剑富 李家练 +1 位作者 刘厚诚 艾为党 《载人航天》 CSCD 北大核心 2022年第2期279-284,共6页

受控生态生保系统(CELSS)中的生物部件连接着系统内各种物质循环,是系统的核心部件。马铃薯具有产量高、营养全面、栽培管理简单、收获指数高等优点,是CELSS中重要的粮食候选作物。介绍了CELSS中马铃薯作为其重要生物部件的功能和作用,... 受控生态生保系统(CELSS)中的生物部件连接着系统内各种物质循环,是系统的核心部件。马铃薯具有产量高、营养全面、栽培管理简单、收获指数高等优点,是CELSS中重要的粮食候选作物。介绍了CELSS中马铃薯作为其重要生物部件的功能和作用,综述了CELSS系统特定的环境因子、栽培模式和微重力等因素对马铃薯生长发育影响的研究进展,分析了CELSS进行马铃薯栽培存在的问题,并对马铃薯未来研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 受控生态生保系统 生物部件 马铃薯 产量

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中国受控生态生保技术研究进展与展望 被引量：9

7

作者 郭双生 吴志强 +1 位作者 高峰 邓一兵 《载人航天》 CSCD 2016年第3期269-280,共12页

建立受控生态生保系统是开展长期载人深空探测和地外星球定居与开发的重要保障条件。中国受控生态生保技术已有二十余年的发展历史,走过了从概念研究、单项关键技术攻关到系统集成技术攻关的过程,以及从地面模拟试验到飞行验证的过程,... 建立受控生态生保系统是开展长期载人深空探测和地外星球定居与开发的重要保障条件。中国受控生态生保技术已有二十余年的发展历史,走过了从概念研究、单项关键技术攻关到系统集成技术攻关的过程,以及从地面模拟试验到飞行验证的过程,取得了阶段性重要成果。就中国受控生态生保技术的发展历史、现状水平、当前仍存在的主要技术瓶颈问题和下一步的主要发展思路和重点发展方向等进行了综合介绍与分析,以期推动中国受控生态生保技术深入发展,尽快满足载人深空探测对环控生保技术的实际应用需求而发挥参考与借鉴作用。 展开更多

关键词 受控生态生保技术 概念论证 系统集成技术 发展现状与展望

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中国首次受控生态生保集成试验取得成功

8

《航天器工程》 2013年第1期32-32,共1页

据中国载人航天工程网2012年12月1日消息，中国2011年建成的受控生态生保系统（又称生物再生式生保系统），近日完成首次集成试验并获得成功，为我国未来空间站受控生态生保飞行验证奠定基础。此次试验重点是研究密闭系统中人与植物间... 据中国载人航天工程网2012年12月1日消息，中国2011年建成的受控生态生保系统（又称生物再生式生保系统），近日完成首次集成试验并获得成功，为我国未来空间站受控生态生保飞行验证奠定基础。此次试验重点是研究密闭系统中人与植物间的氧气、二氧化碳、水等物质的动态平衡调控机制，并掌握就地供应乘员新鲜食物的方法。 展开更多

关键词 中国载人航天工程 试验 生态 受控 集成 生保系统 飞行验证 密闭系统

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“微藻-小白鼠”二元生态系统气体交换规律研究 被引量：10

9

作者 艾为党 郭双生 +2 位作者 董文平 秦利锋 唐永康 《载人航天》 CSCD 2014年第6期510-516,共7页

为探讨"微藻-小白鼠"二元生态系统中氧气和二氧化碳交换规律,进一步评价空间微藻光生物反应器地面试验样机生产螺旋藻的能力,开展了螺旋藻和小白鼠的整合试验研究。将微藻光生物反应器和动物活动室组成气路闭环系统,试验期间... 为探讨"微藻-小白鼠"二元生态系统中氧气和二氧化碳交换规律,进一步评价空间微藻光生物反应器地面试验样机生产螺旋藻的能力,开展了螺旋藻和小白鼠的整合试验研究。将微藻光生物反应器和动物活动室组成气路闭环系统,试验期间连续监测系统中氧气和二氧化碳含量、小白鼠的活动状况、藻液p H变化以及藻体浓度含量等指标。试验结果表明,螺旋藻生长良好,系统闭环后促进了藻体的生长;从小白鼠的体征来看,小白鼠生活正常,但对小白鼠的生理影响还需深入研究。螺旋藻和小白鼠间能实现氧气和二氧化碳的完全交换,螺旋藻具有较强的吸收二氧化碳和放氧能力,可作为未来受控生态生保系统中的重要生物部件。 展开更多

关键词 受控生态生保系统 气体交换 氧气 二氧化碳 微藻

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红蓝LED光照强度对密闭生态系统中生菜生长状况及光合速率的影响 被引量：4

10

作者 沈韫赜 郭双生 +1 位作者 艾为党 唐永康 《载人航天》 CSCD 2014年第3期273-278,共6页

研究利用红蓝LED进行不同光照强度下的生菜培养实验。通过设置不同生长期的对照试验,确定了CELSS中生菜的最佳收获期。试验结果显示,生菜光合速率(Pn)和产量均随光照强度增加而上升,但增幅逐渐变小;通过公式拟合,光照强度达到556μmol&#... 研究利用红蓝LED进行不同光照强度下的生菜培养实验。通过设置不同生长期的对照试验,确定了CELSS中生菜的最佳收获期。试验结果显示,生菜光合速率(Pn)和产量均随光照强度增加而上升,但增幅逐渐变小;通过公式拟合,光照强度达到556μmol·m-2·s-1时,继续增加光照强度产量不再增加,同时光能利用率随着光照强度的增加而降低。在保证生菜供氧能力及产量满足乘员对氧气、食物需求的前提下,选择合适的光照强度水平,可有效提高系统的能源利用效率。出苗后第40天为最佳收获期,此时收获,生菜的日产量和光能利用率最高,营养品质最好。 展开更多

关键词 受控生态生保系统 生菜 光照强度 光合速率 光能利用率 生长期

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重力生态学与技术及其在人类长期航天活动中的应用潜力

11

作者 刘永定 王高鸿 +1 位作者 李根保 宋立荣 《载人航天》 CSCD 2005年第4期6-9,49,共5页

重力生态学是"研究空间飞行因子对生活在共同环境(一般是密闭环境)中的生物混合种群的特殊效应"的学科,即是研究空间飞行中受控生态生命支持系统基本运转规律的科学。通过综述国内外有关重力生态学研究的地面密闭实验及空间... 重力生态学是"研究空间飞行因子对生活在共同环境(一般是密闭环境)中的生物混合种群的特殊效应"的学科,即是研究空间飞行中受控生态生命支持系统基本运转规律的科学。通过综述国内外有关重力生态学研究的地面密闭实验及空间飞行实验,对其实现的技术手段以及可能在航天活动中的应用潜力进行了评价和展望。 展开更多

关键词 重力生态学 空间飞行 受控生态生命支持系统 航天技术

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CELSS中营养液循环利用应用实例

12

作者 李家练 钟剑富 +2 位作者 唐永康 屈军乐 艾为党 《载人航天》 CSCD 北大核心 2021年第5期620-625,共6页

针对CELSS中作物连续批次栽培时营养液循环利用的问题,研究根据植物对营养的吸收特性及时高效地进行养分供应的方法。在同一营养液体系中连续种植3个批次的小麦,通过自动控制+定期取样的方法对营养液进行监控,比较小麦生长情况及产量,... 针对CELSS中作物连续批次栽培时营养液循环利用的问题,研究根据植物对营养的吸收特性及时高效地进行养分供应的方法。在同一营养液体系中连续种植3个批次的小麦,通过自动控制+定期取样的方法对营养液进行监控,比较小麦生长情况及产量,研究营养液各元素的变化及补充规律。研究发现:3个批次的小麦生长状态良好并且产量没有明显差异;在小麦快速生长时期,要单独对钾和磷进行补充,整个生长周期要持续补充铁和锰这两种微量元素。4个月的营养液循环使用不会影响小麦的产量,找出了营养液中需要单独补充的关键元素,为后续简化营养液的控制模式、降低乘员劳动负荷提供了数据支持和依据。 展开更多

关键词 受控生态生保系统 营养液控制 小麦 栽培

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单级硝化反应器处理CELSS尿液废水效能研究

13

作者 詹承博 张良长 +2 位作者 薛玉荣 艾为党 董文艺 《载人航天》 CSCD 北大核心 2023年第5期659-666,共8页

针对环控生保系统(CELSS)中尿液废水的处理与回用需求,构建了单级生物硝化反应器,以完成废水中有机物的矿化处理,并实现对其中的氮素的硝化处理,以便进一步资源化利用。在389 d的试验周期内进行了反应器启动、驯化,并完成对不同浓度尿... 针对环控生保系统(CELSS)中尿液废水的处理与回用需求,构建了单级生物硝化反应器,以完成废水中有机物的矿化处理,并实现对其中的氮素的硝化处理,以便进一步资源化利用。在389 d的试验周期内进行了反应器启动、驯化,并完成对不同浓度尿液废水的处理效能研究,考察了生物反应器对不同尿液浓度废水的有机物矿化、氮素转化性能。对尿液体积分数10%的生活废水,稳定运行时可实现97%的总有机碳(TOC)去除率,97%的硝酸盐转化率,碱度消耗约为34 mg CaCO_(3)/mgN;对尿液体积分数40%的生活废水,可实现99%的TOC去除率,52%的硝酸盐转化率,碱度消耗约为234 mg CaCO_(3)/mgN;对纯尿液,可实现99%的TOC去除率,以及50%的硝酸盐转化率,碱度消耗约为146 mg CaCO_(3)/mgN。从反应器的活性污泥中检测出高丰度的硝化细菌。经历驯化后,硝化反应器在长达261 d内对航天生活废水保持了较高的有机物去除率。对尿液体积分数10%的生活废水,使水力停留时间(HRT)保持278 d;对尿液体积分数40%的生活废水,使HRT保持833 d;可在以上工艺条件下实现较高的硝酸盐转化率,初步验证了该工艺作为载人航天生活废水处理单元的应用潜力。 展开更多

关键词 受控生态生命保障系统 生物硝化 尿液废水 氮素回收

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药食同源理论及其在航天营养健康研究中的应用

14

作者 董海胜 臧鹏 +5 位作者 陈军丽 陈朴 杜秉健 武晓瑞 兰海云 吴斌 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第3期393-399,共7页

载人航天飞行中面临的重力场变化、辐射、狭小空间孤闭隔离、噪声及生物节律变化等航天特因环境给维持航天员机体营养健康带来了挑战。根据载人航天实践,综述了航天特因环境下机体适应性变化,阐述了药食同源在航天营养健康保障中的应用... 载人航天飞行中面临的重力场变化、辐射、狭小空间孤闭隔离、噪声及生物节律变化等航天特因环境给维持航天员机体营养健康带来了挑战。根据载人航天实践,综述了航天特因环境下机体适应性变化,阐述了药食同源在航天营养健康保障中的应用预先研究现状,分析并提出了药食同源在支持未来载人深空探测方面的潜在应用价值。 展开更多

关键词 载人航天 药食同源 生物节律 受控生态生命保障系统

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空间低压环境下植物养分吸收与生长特性研究进展

15

作者 贾林巍 唐永康 +3 位作者 田科 艾为党 徐波 张聪 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第2期261-268,共8页

针对月球/火星基地大气压控制一般低于标准大气压(101 kPa)的要求,开展低压环境下植物的养分吸收与生长特性研究有助于对低压下植物的生长差异有更深层次的理解,从而在受控生态生保系统内建立更完善的植物单元体系。综述了近年来国内外... 针对月球/火星基地大气压控制一般低于标准大气压(101 kPa)的要求,开展低压环境下植物的养分吸收与生长特性研究有助于对低压下植物的生长差异有更深层次的理解,从而在受控生态生保系统内建立更完善的植物单元体系。综述了近年来国内外低压植物培养实验的主要研究结果,对比分析了低压植物养分吸收与动力学特性的差异,以及对植物生长状态、生物量和基因表达的影响,并对未来的低压植物实验研究方向做出展望。 展开更多

关键词 受控生态生命保障系统 低压 植物培养 养分吸收 生长特性

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21世纪空间生命科学和空间生物技术发展机遇与挑战 被引量：7

16

作者 刘承宪 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第S1期37-47,共11页

空间生命科学已由试探性飞行实验阶段迈进开发利用近地轨道资源阶段．在利用微重力资源方面，（１）从细胞水平上探讨重力作用的分子机制，（２）发展空间生物加工技术，（３）从细胞水平上研究人在空间病理反应和适应性生理反应的生理... 空间生命科学已由试探性飞行实验阶段迈进开发利用近地轨道资源阶段．在利用微重力资源方面，（１）从细胞水平上探讨重力作用的分子机制，（２）发展空间生物加工技术，（３）从细胞水平上研究人在空间病理反应和适应性生理反应的生理学研究，（４）进行建立ＣＥＬＳＳ基本生物学问题的研究．一个从细胞水平上说明“重力直接对间接影响”的整体作用机制假说“双叉理论”已经提出，各国都在积极组织验证． ＥＳＡ推出自落机，验证“重力敏感窗．转壁灌注式细胞生物反应器，为空间大容量细胞悬浮培养解决了供氧和溶质扩散问题，也为地面模拟研究细胞三维生长问题提供了手段．为保障宇航员健康的工作和生活，从细胞水平上研究人在空间的病理和适应性生理反应问题已经开始．在地面上已突破植物光能转化和废物处理两大关键技术，在空间建立ＣＥＬＳＳ的基本生物学问题也已提上议事日程． 展开更多

关键词 微重力资源 双叉理论 适应性生理反应 生物分离 细胞融合 受控生态生命支持系统

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空间微藻光生物反应器研究进展 被引量：3

17

作者 王超 毛瑞鑫 +3 位作者 唐永康 张震 艾为党 郭双生 《载人航天》 CSCD 北大核心 2022年第5期704-710,共7页

微藻发挥大气平衡调控和食物稳定性供给等生保功能需要依靠光生物反应器。以受控生态生保系统中微藻生物部件应用为目标,综述了国内外开展的微藻空间搭载试验结果,就空间环境条件对微藻培养的影响进行了分析,介绍了Arthrospira-B、PBR@... 微藻发挥大气平衡调控和食物稳定性供给等生保功能需要依靠光生物反应器。以受控生态生保系统中微藻生物部件应用为目标,综述了国内外开展的微藻空间搭载试验结果,就空间环境条件对微藻培养的影响进行了分析,介绍了Arthrospira-B、PBR@LSR和水生生物二元生态系统3种空间微藻光生物反应器的研究成果,并对今后需要解决的关键技术进行展望。 展开更多

关键词 受控生态生保系统 微藻 空间飞行实验 光生物反应器

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冻融交替对小麦秸秆降解特性的影响

18

作者 赵子渊 艾为党 +2 位作者 卞强 汪震 黄峰 《载人航天》 CSCD 北大核心 2023年第6期757-764,共8页

针对未来星球基地中植物类固废的资源化循环利用问题,以受控生态生保系统中的主要固废小麦秸秆为实验材料,探究了冻融交替对其降解特性的影响。选取冷冻温度、冷冻时间、冻融次数3个影响因子,开展了三因素三水平正交实验L_(9)(3~4)。测... 针对未来星球基地中植物类固废的资源化循环利用问题,以受控生态生保系统中的主要固废小麦秸秆为实验材料,探究了冻融交替对其降解特性的影响。选取冷冻温度、冷冻时间、冻融次数3个影响因子,开展了三因素三水平正交实验L_(9)(3~4)。测定秸秆冻融前后可溶性总碳、总氮含量的变化,根据结果选取部分组别进一步开展微观形貌观察、纤维素结晶度以及化学结构特性的测定。结果表明:冻融交替会提高小麦秸秆的可溶性总碳、总氮含量,改变秸秆表面的微观形貌,提高纤维素结晶度,打断秸秆中的-OH、C-H、C-O等键。此外,在冷冻温度-80℃,冷冻时间4 h,冻融次数3次的条件下,小麦秸秆中可溶性总碳、总氮含量最高,比对照组分别提高了51.4%和74.4%,说明在此条件下小麦秸秆各降解特性改变最大,更有利于其后续的生物降解。 展开更多

关键词 受控生态生保系统 小麦秸秆 冻融交替 降解特性 正交实验

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未来深空探测中的人机联合探测

19

作者 郑昱 陶倩楠 《太空探索》 2016年第5期35-39,共5页

1971年7月30日,“阿波罗”15号飞船成功登陆月球,与以往任务不同的是,这次任务搭载了一辆月球探险车,这辆月球探险车在持续三天的月面活动中成为了航天员的重要“伙伴”。当斯科特驾驶月球车以10千米/小时左右的速度在月球上“飙车”时... 1971年7月30日,“阿波罗”15号飞船成功登陆月球,与以往任务不同的是,这次任务搭载了一辆月球探险车,这辆月球探险车在持续三天的月面活动中成为了航天员的重要“伙伴”。当斯科特驾驶月球车以10千米/小时左右的速度在月球上“飙车”时,一个崭新的时代——人机联合深空探测的时代,已经悄然来临。深空探测是指航天器在飞行过程中,其所处的主引力场是地球以外的天体, 展开更多

关键词 千米/小时 引力场 国际空间站 阿里纳斯 多体 欧空局 生命保障设备 受控生态系统 航天大国 交互技术

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