太极|“太极一号”引力参考传感器：一切从“零”开始
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 。
【太极|“太极一号”引力参考传感器：一切从“零”开始】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 。
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