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我国首次完成微牛级变推力冷气推进技术的在轨验证

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【摘要】:
1月1日,以微牛级变推力冷气推进技术为依托,“天琴一号”成功实现“无拖曳控制”。这是我国首次完成微牛级变推力冷气推进技术的在轨验证,标志着我国成为世界上第二个掌握该技术的国家。

1月1日,以微牛级变推力冷气推进技术为依托,“天琴一号”成功实现“无拖曳控制”。这是我国首次完成微牛级变推力冷气推进技术的在轨验证,标志着我国成为世界上第二个掌握该技术的国家。

天琴一号卫星是我国“天琴”引力波探测计划的首颗技术验证卫星,其配备的微牛级变推力冷气推进系统由中国航天科技集团有限公司五院502所研制。通俗来讲,卫星的“无拖曳控制”就是抵消除引力以外所有干扰卫星的力。卫星在天上飞,其所受的干扰力主要来自大气阻力、太阳光压等,去掉这些干扰力,卫星才能成为“超静超稳”的平台,才能使空间引力波探测成为可能。

有专家形象地比喻,“胖五”牛,牛在力量大,而微牛级推进的牛在于“微”,“微”到一个哈欠的推力都不知道要比它大上多少倍。

据计算,1微牛的力约等于1厘米头发丝所受的重力,而“ 天琴一号”微牛级推进系统则相当于以1毫米长头发丝所受的重力为单位去调整推力的大小,即分辨率精度为0.1微牛。

这样高的精度可以持续抵消太阳光压和大气等对卫星的干扰,使卫星成为一个“超静超稳”平台。

由于这些干扰力会随着环境的变化而产生极其微弱的变化,所以要求该套系统在提供极小、极精准推力前提下,实现极精确的连续调节。

据科研人员介绍,“天琴一号”微推进系统可以精确控制1 小时匀速喷出仅1毫升的气体,而控制流量的阀芯的行程仅有几十纳米。

“天琴一号”微牛级推进系统属于“冷气推进系统”。早在上世纪70年代,502所便研制出我国第一代冷气推进系统并实现在轨应用。随着多种类型空间推进系统的发展,冷气推进系统曾一度淡出历史舞台。但冷气推进系统因其推力稳定、连续易调,推力分辨率高、推力噪声低、变推力范围大等优点,又重获青睐。

该技术应用在新一代空间基础物理科学探测任务、高精度重力场测量任务以及高精度对地观测和卫星导航等空间任务中,可满足任务对卫星平台“超静低噪声、超高精度、超高稳定度”的要求。

“天琴一号”微牛级变推力冷气推进技术的在轨成功验证,迈出了空间引力波探测实质性、关键性的一步。面向下一代多种空间任务对微推进的大需求,502所将持续开展更大范围、更高精度的变推力技术研究。

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