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天琴一號衛星完成無拖曳控制技術飛行驗證

2020-01-21 08:38
來源:科技日報

記者1月18日從中國航天科技集團五院502所獲悉,根據最新試驗結果分析,天琴一號衛星已經成功完成無拖曳控制飛行驗證。

據悉,從飛行數據來看,在加速度模式下,實施無拖曳控制后,天琴一號衛星外部干擾力對加速度的影響降到了重力加速度的四億分之一以下,優于歐空局“GOCE”(重力場與穩態海洋環流探測)衛星的三億分之一,比打哈欠給人帶來的加速度還要小得多;在位移模式下,實施無拖曳控制后,外部干擾力對衛星與內部慣性基準之間相對距離的影響,控制在30納米以內,相當于成人頭發絲直徑的四千分之一,優于國際著名“LISA探路者”衛星的40納米。天琴一號衛星已實現了飛行試驗星任務目標,相關技術指標達到國際先進水平。

據介紹,無拖曳控制是指抵消除引力外所有干擾衛星的力,包括太陽光壓力、大氣阻力等,確保衛星處于“超靜超穩”狀態。

無拖曳控制分為加速度模式與相對位移模式兩類。加速度模式無拖曳控制技術,可應用于地球和地外天體等復雜引力場的空間探測;位移模式無拖曳控制技術,則可應用于引力波探測及等效原理檢驗等相對論效應的空間科學研究領域。作為上述研究領域航天器控制的核心技術,無拖曳控制具有重要理論意義與重大工程實用價值。天琴一號衛星成功完成了上述兩種無拖曳控制方式的在軌驗證。

由于要時刻保證衛星不受到除引力之外的干擾,無拖曳控制從模型建立、算法設計到衛星平臺控制都面臨較大挑戰。2009年,歐空局在“GOCE”衛星上成功進行了無拖曳控制的在軌驗證。502所從2010年開始追蹤國外相關技術,并利用各類課題支持,自主開展相關基礎性研究。天琴一號衛星立項后,該所團隊在前期工作基礎上結合工程任務需求,設計了多種無拖曳控制算法,以及可提升衛星平臺穩定性的雙軸和三軸磁控等算法,申請了多項專利。天琴一號衛星發射后,這些技術均得到在軌驗證。

天琴一號衛星無拖曳控制技術在軌成功驗證,表明我國向空間引力波探測邁出了堅實一步,但距離真正的引力波探測應用還有一定距離。502所將在此次試驗基礎上,繼續攻克多自由度系統的無拖曳控制算法等關鍵技術,為我國最終實現空間引力波探測作出貢獻。

天琴一號衛星是我國“天琴”引力波探測計劃的首顆技術驗證衛星,于2019年12月20日發射升空。(記者付毅飛)

責任編輯:常磊

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