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“太极一号”从立项到发射只用了短短一年,这支突击队完成了“几


时间:2019-10-21 23:49:19 点击:4910

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"起初,我们都觉得这是一项几乎不可能完成的任务。"中国第一颗空间引力波探测技术实验卫星太极1号的总指挥俞金培坦白承认。

技术难度是前所未有的。重力参考传感器的测量精度是地球重力加速度的1/100亿,相当于蚂蚁推动卫星产生的加速度。微型推进器的推力分辨率需要达到亚微型牛的水平,大约是芝麻重量的1/10000。这些技术指标从未在实地实现和测量过。

发射时间是前所未有的。一颗科学实验卫星的研制一般需要4到5年,“太极一号”从建立到发射只需要一年时间。

正因为如此,在今年8月31日太极一号成功发射后,首席科学家吴岳亮院士透露,他在项目开始时也有同样的担忧。

太极1号,中国第一颗探测空间引力波的实验卫星

无条件创造条件,时间紧迫时与时间赛跑。去年8月,中国科学院微卫星创新研究所成立了专门的领导和推广团队。在龚建村主席、党委副书记朱蔡镇的倡议下,成立了一个平均年龄不到31岁的“铸星突击队”,由两名经验丰富的研究人员、卫星系统总指挥于金培和总设计师王华·李带领,开始了克服困难的征程。

太极1号的微重力仅仅是地球重力加速度的十分之一。

爱因斯坦在一个世纪前预言了引力波的存在。引力波是由物质和能量的剧烈运动和变化产生的物质波。2015年,由两个黑洞组合而成的引力波首次在地面上被直接观测到。与地面探测不同,低中频引力波信号可以在太空中探测到,可以找到天体更大、距离更远的引力波源,可以揭示更丰富的天体物理过程。然而,由于引力波信号极其微弱,空间探测的实现需要突破目前人类精密测控技术的限制。

卫星被运送到发射地点后,工作人员打开箱子进行检查。

"安静、精确和稳定是这颗卫星的三大特点."“太极一号”卫星系统总设计师王华·李说。因为探测到的引力波信号非常微弱,这就要求卫星本身尽可能“安静”。传统的热控制是通过热管实现的,热管内的液体流动会产生噪声;太阳能电池板通常被设计成展开的,但是这种动作会有轻微的振动。传统的卫星姿态控制是通过动量轮和磁棒来实现的,这会产生全频带噪声和振动。

结果,“太极1号”巧妙地利用舱体精确导热,太阳能电池板被设计安装在体内,微型牛推进器被用来控制非测量频段的姿态,从而整个卫星变得异常安静。

安静,高精度。正是为了尽量减少振动和噪音。“太极1号”重力参考传感器的测量精度达到地球重力加速度的十分之一,仅相当于蚂蚁推动卫星产生的加速度。其微型推进器的推力分辨率为亚微米牛级,约为芝麻重量的1/10000。该卫星在空间实现了0.1毫开尔文的超高精度温度分离率,比设计指标高两个数量级,温度波动稳定性为0.004。

只有达到高精度,才能实现“稳定性”。如果卫星悬浮在空中,它将受到阳光的压力和稀薄大气的推力。为了使它几乎完全自由地悬浮,必须首先计算这些力的大小,然后在卫星上产生相反的推力。太极1号在我国首次实现了利用超高精度重力参考传感器和微型推进器进行无阻力控制技术试验。太极1号的微重力仅为地球重力加速度的十分之一,确保了在轨测试任务的顺利完成。

除了在春节期间休息三天之外,我每天工作16个小时。

"这颗卫星做了许多极具挑战性的工作!"“太极一号”首席科学家吴岳亮院士兴奋地说。这项看似不可能的任务现在已经成为现实,这本身就是一个奇迹。奇迹背后,是这个由38名成员组成的突击队竭尽全力。除了在春节期间休息三天,他们一天工作16小时。

我累得趴在桌子上睡了一会儿。

时间真的很紧,每一分钟都很重要。传统的卫星开发过程是从初始样本到正常样本,一般需要4到5年。突击队打破常规,开始验证方案阶段的关键技术,将初始样本分解为方案和正样本阶段,用并行验证代替原来的串行验证,引入数字仿真分析代替实验测量。一旦有问题,立即讨论并快速迭代。如果需要技术变更,请立即做出决定。在突击队的微信群中,晚上一两点钟仍在讨论问题是很正常的。

“80后”和“90后”占突击队的绝大多数。蔡志明生于1985年,被委以卫星系统副总设计师的重任。他也不负众望。面对一系列国内外首次尝试的新技术和前所未有的挑战,他带领团队研究引力波飞行器系统的核心技术和难点,完成了整个卫星设计和关键技术研究。卫星系统的另一位副总设计师曹金是一位年轻的“老同志”,他参加了许多重要的空间项目,如神舟七号卫星伴星和天宫二号卫星伴星。他充分利用商业空间效率经验来优化卫星开发过程。两位年轻的副设计师几乎所有的时间都在实验室和会议室里度过,他们经常在家人睡觉后下班,在家人醒来前冲出家门,有时还会在实验室的桌子上呆上一夜。此外,许多年轻人,如杭间、赵维玮和余旭,很快第一次成为首席设计师。

使用突击部队而不坚持一种模式是一种勇气。这些年轻人在“太极一号”发展中的迅速成长就是最有力的证明。

“我在北京从未感到如此寒冷。那天我真的很冷。”空调微推研究小组的康鲍鹏说。就在这台机器交付前一个半月,他和另一个开发商李昭带着18个推进器来到北京,开始大规模生产后的第一次推力性能测试。出乎意料的是,测试性能完全不符合要求。已经凌晨两点了,他们正在北京寒风中散步。这两个人不断重复,“这怎么可能?”他们开着暖气睡不着觉,觉得冷。在接下来的几天里,各种对比交叉测试仍然没有找到原因。在最后一组测试中,他们突然发现磁体与方案阶段的测试位置不同。经过验证,是磁力造成了干扰。高兴的是,他们不断战斗,测试所有18个推进器,满足推力一致性的所有要求。

热控子系统主任刘宏是研究小组中唯一的女性。由于卫星不能使用传统的热控技术,她不断完善优化方案,最终实现了中国空间0.1毫开尔文温度控制技术的首次在轨验证。她的孩子刚刚开始上小学,这是她最需要母亲陪伴的时候。然而,因为她工作太忙,她总是捏着手表陪孩子。

当其他负载单元的技术规范最终确定后,没有人能确定如何进行牵引控制实验以及如何确定技术规范。非牵引和姿态控制子系统的首席设计师胡志强曾陷入两难境地。他通过不断查阅国外文献,潜心研究,在质疑案例中不断模拟验证,最终理解了非牵引控制的内涵和指标之间的对应关系。

郭登帅去年刚刚参加了这项工作,现在因"第一年工作了两三年"而受到赞赏。事实上,今年,他压力很大。他负责协调的三个微型推进器都是新开发的单机,它们的状态在不断变化。他需要确保单台机器和卫星之间的接口始终正确匹配。对接实验中,他仔细检查了所有数据,发现并解决了管道泄漏率超标的主要问题。

一路上,他们无怨无悔地付出代价,为下一次袭击收拾行李。

总编辑:黄海华文字编辑:黄海华图片编辑:曹立元

作者:匿名 来源:宝溪资讯