記者1日從中國航天科技集團(tuán)五院502所獲悉，以微牛級變推力冷氣推進(jìn)技術(shù)為依托，我國“天琴一號”衛(wèi)星成功實現(xiàn)了“無拖曳控制”。
通俗來講，衛(wèi)星的“無拖曳控制”，是指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于大氣阻力、太陽光壓等，去掉這些干擾力，衛(wèi)星才能成為一個“超靜超穩(wěn)”的平臺，才能使空間引力波探測成為可能。微牛級變推力技術(shù)是實施無拖曳控制的前提，也是空間推進(jìn)技術(shù)發(fā)展的重要方向。
1日，科研人員再次對“天琴一號”衛(wèi)星微牛級推進(jìn)系統(tǒng)在軌數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明主要技術(shù)參數(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。這是我國首次完成微牛級變推力冷氣推進(jìn)技術(shù)的在軌驗證，標(biāo)志著我國成為了世界上第二個掌握該技術(shù)的國家，也使空間引力波探測邁出了實質(zhì)性、關(guān)鍵性的一步。
這項技術(shù)牛在哪？
近日發(fā)射的長征五號運(yùn)載火箭，牛在力量大。而微牛級推進(jìn)，牛在它的“微”，即使一個哈欠產(chǎn)生的推力都比它大許多倍。據(jù)502所專家介紹，1微牛的力大約等于1厘米頭發(fā)絲的重量，而“天琴一號”微牛級推進(jìn)系統(tǒng)分辨率精度為0.1微牛，也就是說能以相當(dāng)于1毫米頭發(fā)的重量為單位，調(diào)整推力大小。
微牛級連續(xù)變推力模塊產(chǎn)品。中國航天科技集團(tuán)五院502所供圖
這樣微弱的推力，是為了持續(xù)抵消太陽光壓和大氣等對衛(wèi)星的干擾。由于這些干擾力會隨著環(huán)境變化而產(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)推力的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)極精確的連續(xù)調(diào)節(jié)。據(jù)介紹，“天琴一號”微推進(jìn)系統(tǒng)可以精確控制1小時勻速噴出僅1毫升的氣體，而控制流量的閥芯行程僅有幾十納米。
“天琴一號”技術(shù)試驗衛(wèi)星研制現(xiàn)場。中國航天科技集團(tuán)五院供圖
據(jù)了解，502所早在上世紀(jì)70年代便研制出我國第一代冷氣推進(jìn)系統(tǒng)，并實現(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)一度淡出歷史舞臺。不過，由于其具備推力穩(wěn)定、推力分辨率高、噪聲低、連續(xù)易調(diào)、變推力范圍大等優(yōu)點，受到了新一代空間基礎(chǔ)物理科學(xué)探測任務(wù)、高精度重力場測量任務(wù)以及高精度對地觀測和衛(wèi)星導(dǎo)航等空間任務(wù)的青睞。這些任務(wù)對衛(wèi)星平臺的統(tǒng)一要求是“超靜低噪聲、超高精度、超高穩(wěn)定度”，對此，冷氣推進(jìn)系統(tǒng)是目前最優(yōu)的選擇。
“天琴一號”衛(wèi)星是我國“天琴”引力波探測計劃的首顆技術(shù)驗證衛(wèi)星，于2019年12月20日發(fā)射升空。
劉旭輝薛英民 科技日報記者 付毅飛
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