正在阅读:“太极一号”引力参考传感器:一切从“零”开始
首页> 科普频道> 天文·地理 > 正文

“太极一号”引力参考传感器:一切从“零”开始

来源:中国新闻网2019-10-15 09:01

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  510所揭秘“太极一号”引力参考传感器:从白手起家到在轨应用

  中国首颗空间引力波探测技术实验卫星“太极一号”已顺利完成第一阶段在轨测试任务,这也意味着搭载在该卫星的核心测量设备“引力参考传感器”成功实现在轨应用。截至目前,卫星状态正常,该传感器在卫星开展微重力测量、激光干涉测量、无拖曳控制等试验中各项性能指标优良、运行正常。

  “太极一号”成功发射和第一阶段在轨测试任务顺利完成,迈出了中国空间引力波探测的第一步,在探索浩瀚宇宙征程中,为人类文明进步贡献了“中国智慧”。

  “太极”很急!三代航天人“极限挑战”

  作为“太极一号”上最重要的核心测量设备之一,引力参考传感器由中国航天科技集团有限公司五院五一〇所空间环境探测载荷中心为主,与中国科学院长春光学与精密机械研究所合作研制。该项目也是510所“70后”“80后”“90后”三代航天人历时近20年研究的静电悬浮加速度测量技术首次在轨应用。

  2018年7月8日,“太极计划”共同首席科学家、中科院院士胡文瑞来到510所,提出由该所主导研制中科院空间科学(二期)战略性先导科技专项首发星——微重力技术实验卫星(“太极一号”命名前的名称)的引力参考传感器。彼时,国内有这一技术长期研究基础的机构鲜少,从指标和能力来看,510所是国内最优秀的团队之一。

  “当时,离卫星发射只有一年时间,技术又非常难,最开始大家觉得这是不可能完成的事。”510所空间环境探测载荷中心技术总监、引力参考传感器技术负责人雷军刚说,引力波信号极其微弱,实施空间引力波探测挑战巨大,需要突破目前人类精密测量和控制技术的极限。

  事实上,510所从事空间微重力测量已有近40年历史,自2000年起,该所科研人员挑战最精密的空间测量技术之一——高精度静电悬浮加速度测量技术。团队在近20年科研成果基础上,短短1年之内,研制出了“太极一号”核心测量设备——引力参考传感器。

  一切从“零”开始 创国内首次

  510所空间环境载荷工程中心陈光锋博士是第一代参与静电悬浮微重力测量技术的骨干人员之一。“这个研究国家之前没做过,510所国内首先做,难度很大,尤其在地面上性能验证很难。”他说,当时,资料十分有限,从建模、分析、悬浮、系统敏感结构、控制系统、精密测量系统都是自己反复摸索着做,完全是“白手起家”。

  面对科学和工程技术上的新挑战,510所没有国内经验可借鉴,只能刻苦攻关,打通技术路线,攻克难题。2008年,510所科研团队实现了克服1G重力的六自由度地面稳定悬浮,该所这项技术当时属国内首创,测量精度是地球重力加速度的一亿分之一。

  然而,惯性传感器的要求与前期的静电悬浮加速度计技术有区别,“上天”前,不仅先要“浮”起来,还必须做到地面悬浮验证完全可靠,因此采用了更加复杂的数字反馈控制技术。

  但是,新的产品直到今年2月春节前夕,距“太极一号”发射还有6个月,还没悬浮起来,大家急得像“热锅上的蚂蚁”,没日没夜地加班。

  “航天是高风险行业,有些东西地面测不了。我们多次悬浮后把指标测出来,与天上有差距,因为地球在震动。”整机系统设计师王佐磊透露,为减少外界干扰,团队借用地震局的山洞,前后九次进山洞实验悬浮。

  这么长时间还没解决!当时,中国科学院的专家也坐不住了,专程坐飞机赶来兰州分析问题。所幸,就在飞机落地前的当天早上,510所成功实现了新系统的“高压悬浮”。引力参考传感器关键核心工艺设计师毛俊程笑称“批斗会变成了庆功会,大家终于过了个好年。”

  触摸宇宙律动“脉搏”发力争先国际前沿

  “引力波”是近年来科学研究最热点之一,似乎全世界科学家都对它“情有独钟”。中国科学院副院长相里斌曾总结道:引力波提供了有别于电磁波的一个全新观测宇宙的重要窗口,成为人类探索和认知宇宙的一种新途径和工具。

  20世纪80年代末90年代初开始,国际上不少国家启动研究这一领域。“2016年,美国科学家在地面探测到引力波。但在此之前,国外其实已有十来个地面引力波探测计划,因为技术很难,花费很大,只有少部分能坚持下来。”雷军刚说,当时外界有很多质疑声音,认为这是“异想天开”。

  而在国内,引力波探测领域,自2016年才有了“新的转机”。雷军刚认为,“太极一号”标志着中国空间引力波探测从论证进入工程实施阶段,而510所一直默默研究近20年的技术,也终于迎来了到天上验证的“舞台”。

  “太极一号”第一阶段在轨测试和数据分析结果表明,510所主研的引力参考传感器测量精度达到地球重力加速度的百亿分之一量级,相当于一只蚂蚁推“太极一号”产生的加速度。

  引力参考传感器可以监测到卫星平台受到的最微小的“扰动”,比如来自太阳光照的微弱压力、来自太空里极其稀薄气体的阻力,甚至是来自地球对卫星的反向辐照压力,相当于去遥远太空触摸宇宙律动的“脉搏”,倾听“时光的涟漪”。

  据悉,该项技术也是未来空间引力波探测、超高精度惯性导航、全球气候及重力环境研究等重大和前沿空间科学研究和工程应用领域的关键技术。510所引力参考传感器的成功研制,也标志着中国在此类最前沿的航天高精尖领域开始发力争先。(南如卓玛)

[ 责编:赵清建 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 了不起的她——匠心筑起工友幸福路

  • 国办这样速递代表委员履职建言好声音

独家策划

推荐阅读
海报读懂政府工作报告中的“科技创新”。
2021-03-05 19:16
国产大型水陆两栖飞机AG600再传好消息。航空工业相关负责人表示,AG600飞机已全面进入投水功能验证阶段,并将于年内完成投水灭火试验。
2021-03-05 14:35
党的十九届五中全会提出,要“强化企业创新主体地位,促进各类创新要素向企业集聚”,同时要求“加快数字化发展”,建设“数字中国”。
2021-03-05 14:29
2021年中央一号文件明确,加强农业种质资源保护开发利用,加快第三次农作物种质资源、畜禽种质资源调查收集,加强国家作物、畜禽和海洋渔业生物种质资源库建设。
2021-03-05 14:28
科技部资源配置与管理司司长解鑫说,未来5年,要进一步激发科研人员活力,提高科技计划的整体绩效,“十四五”一个重要抓手就是“揭榜挂帅”。
2021-03-05 14:19
全色图像由高分辨率相机在距离火星表面约330千米至350千米高度拍摄,分辨率约0.7米,成像区域内火星表面小型环形坑、山脊、沙丘等地貌清晰可见。
2021-03-05 14:15
疫情期间,一些小区为了加强管理,强制业主刷脸开门禁。央视新闻曾报道,因人脸识别应用五花八门,也没有统一的行业标准,大量的人脸数据都被掌握在各个运营方中。
2021-03-05 14:13
“天琴二号”卫星多项关键技术已经完成了地面验证,意味着这些技术指标已经满足“天琴二号”卫星的技术要求,为我国自主的空间引力波探测天琴计划的最终实现再下一城。
2021-03-05 14:12
近年来,云南省科技厅启动了专业机构管理科技计划项目试点工作,全面组织、协调、推进科技创新工作。近三年来,研究院承担了洱海保护科研项目11项,建设了7座示范工程,开展了技术咨询服务项目41项,60多项发明专利技术应用于洱海保护治理。昆明理工大学的实践,是云南省创新完善科技经费管理的一个缩影。
2021-03-05 14:11
党的十九届五中全会提出,坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。
2021-03-05 14:08
数据,被称为21世纪的“石油”,随着数字经济的发展和各类数据采集应用的推广,数据的价值正不断受到重视,与此同时,信息泄露的风险也难以避免。
2021-03-05 14:07
数字化将彻底改变传统的支付和货币系统,其影响主要体现在:重塑金融业运行机制,增强经济运行功能。优化货币政策传导机制,增强政策精准性。
2021-03-05 09:53
工信部装备工业一司副司长郭守刚表示,我国汽车产业取得长足发展,但汽车芯片自主供给能力有待提升,产业发展依然存在短板。
2021-03-05 09:52
2月26日,浙江省市场监管局正式发布平台经济数字化监管系统“浙江公平在线”,在全国率先开发建设针对平台经济领域垄断及不正当行为的系统。
2021-03-05 09:51
人工智能算力反映了一个国家的前沿计算水平,目前我国人工智能算力领跑全球,据《2020全球计算力指数评估报告》显示,全球人工智能算力的增长支出中近50%来自中国。
2021-03-05 09:50
北京理工大学计算机网络攻防对抗研究所所长闫怀志表示,在“十四五”规划建议的推动下,中国人工智能基础研究和落地应用将加速前进。
2021-03-05 09:49
党的十九届五中全会提出,坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。
2021-03-05 09:48
据中国载人航天工程办公室4日消息,中国载人航天工程已经全面转入空间站在轨建造任务阶段。
2021-03-04 11:32
美国科学家本月宣布,经过全球200多位科学家数年的努力,人类史上首张清晰的超级黑洞照片有望在今年年内面世。
2021-03-04 11:37
“由航空工业所属航空工业特飞所自主研制的民用载人飞艇AS700,预计于2021年下半年实现首飞。张金华介绍,AS700载人飞艇采用单驾驶体系,最大可载乘客9人。
2021-03-04 10:01
加载更多