文章來源：中國航天科技集團(tuán)有限公司 發(fā)布時(shí)間：2020-01-13
近日，以微牛級(jí)變推力冷氣推進(jìn)技術(shù)為依托，“天琴一號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)“無拖曳控制”。這是我國首次完成微牛級(jí)變推力冷氣推進(jìn)技術(shù)的在軌驗(yàn)證，標(biāo)志著我國成為世界上第二個(gè)掌握該技術(shù)的國家。
天琴一號(hào)衛(wèi)星是我國“天琴”引力波探測計(jì)劃的首顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星，其配備的微牛級(jí)變推力冷氣推進(jìn)系統(tǒng)由中國航天科技集團(tuán)有限公司五院502所研制。通俗來講，衛(wèi)星的“無拖曳控制”就是抵消除引力以外所有干擾衛(wèi)星的力。衛(wèi)星在天上飛，其所受的干擾力主要來自大氣阻力、太陽光壓等，去掉這些干擾力，衛(wèi)星才能成為“超靜超穩(wěn)”的平臺(tái)，才能使空間引力波探測成為可能。有專家形象地比喻，“胖五”牛，牛在力量大，而微牛級(jí)推進(jìn)的牛在于“微”，“微”到一個(gè)哈欠的推力都不知道要比它大上多少倍。
據(jù)計(jì)算，1微牛的力約等于1厘米頭發(fā)絲所受的重力，而“ 天琴一號(hào)”微牛級(jí)推進(jìn)系統(tǒng)則相當(dāng)于以1毫米長頭發(fā)絲所受的重力為單位去調(diào)整推力的大小，即分辨率精度為0.1微牛。這樣高的精度可以持續(xù)抵消太陽光壓和大氣等對(duì)衛(wèi)星的干擾，使衛(wèi)星成為一個(gè)“超靜超穩(wěn)”平臺(tái)。由于這些干擾力會(huì)隨著環(huán)境的變化而產(chǎn)生極其微弱的變化，所以要求該套系統(tǒng)在提供極小、極精準(zhǔn)推力前提下，實(shí)現(xiàn)極精確的連續(xù)調(diào)節(jié)。
據(jù)科研人員介紹，“天琴一號(hào)”微推進(jìn)系統(tǒng)可以精確控制1小時(shí)勻速噴出僅1毫升的氣體，而控制流量的閥芯的行程僅有幾十納米。
“天琴一號(hào)”微牛級(jí)推進(jìn)系統(tǒng)屬于“冷氣推進(jìn)系統(tǒng)”。早在20世紀(jì)70年代，502所便研制出我國第一代冷氣推進(jìn)系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)在軌應(yīng)用。隨著多種類型空間推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展，冷氣推進(jìn)系統(tǒng)曾一度淡出歷史舞臺(tái)。但冷氣推進(jìn)系統(tǒng)因其推力穩(wěn)定、連續(xù)易調(diào)，推力分辨率高、推力噪聲低、變推力范圍大等優(yōu)點(diǎn)，又重獲青睞。
該技術(shù)應(yīng)用在新一代空間基礎(chǔ)物理科學(xué)探測任務(wù)、高精度重力場測量任務(wù)以及高精度對(duì)地觀測和衛(wèi)星導(dǎo)航等空間任務(wù)中，可滿足任務(wù)對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)“超靜低噪聲、超高精度、超高穩(wěn)定度”的要求。
“天琴一號(hào)”微牛級(jí)變推力冷氣推進(jìn)技術(shù)的在軌成功驗(yàn)證，邁出了空間引力波探測實(shí)質(zhì)性、關(guān)鍵性的一步。面向下一代多種空間任務(wù)對(duì)微推進(jìn)的大需求，502所將持續(xù)開展更大范圍、更高精度的變推力技術(shù)研究。
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