01.19 太空传来捷报!中国“天琴”计划开门红,突破引力波探测黑科技

太空传来捷报!中国“天琴”计划开门红,突破引力波探测黑科技

据《科技日报》1月19日报道,中国航天科技集团五院502所18日对记者透露,根据最新试验结果分析,中国天琴一号卫星已经成功完成无拖曳控制飞行验证。咋听起来好像没什么,但这意味着这颗卫星可以在太空中排除外部干扰力的影响,极为精确地“定点不动”,精度控制在30纳米之内,是头发丝的四千分之一!

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准确地讲,无拖曳控制,就是抵消除了引力以外,所有干扰卫星的力,包括太阳光的微小压力、高空稀薄大气阻力等,确保卫星处于“超级静稳”状态。举个例子,你如果打个哈欠,可能产生十分微小的反作用力,而天琴一号连打哈欠产生的极微小加速度也能消除掉。

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无拖曳控制氛围加速度模式和相对位移模式两类,这两类技术都在天琴一号上成功验证,让外部干扰力对加速度的影响降到了重力加速度的四亿分之一以下,比欧洲GOCE卫星的三亿分之一还要精准,也优于国际著名的LISA探路者卫星。

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通过这种极为“变态”的控制效果,卫星就可以精确感知引力场的变化,从而实现对复杂引力场、引力波的探测,在物理前沿领域有着十分重大的价值。天琴一号打破了国外对这一顶尖领域的技术垄断,指标完全达到了国际先进水平。

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要实现这种超精准的姿态定位控制效果,就离不开微牛级的瞬变推力技术。1微牛的力大约与1根头发丝的重量相当,而天琴一号可以实现0.1微牛连续变推力精准控制。这是实现太空中无拖曳控制的核心技术之一,中国也成为世界上第二个掌握该技术的国家。

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除了微牛级推力装置,地面模拟、数据模型、算法设计乃至卫星平台设计制造都面临很大的挑战。502所从2010年开始追踪国外技术,充分投入预研课题,突破了相关控制难关,设计了多种无拖曳控制算法,并申请了多项技术专利。此次天琴一号卫星成功试验无拖曳控制技术,表明中国在太空引力波探测领域迈出了坚实的一步。

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天琴一号只是整个“天琴”计划(名字就很有意境)的第一颗试验卫星(2019年12月20日发射),后面还有更为精密复杂的技术道路要走。总之,就算没法完全理解这些物理名词也没关系,一个大写的“牛”字就够了,未来的征途是星辰大海!


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