電磁彈射微重力實驗裝置(4秒)啟動試運行 可模擬月球、火星重力

電磁彈射裝置艙底部相機拍攝視頻。受訪者提供

(大公文匯網記者 劉凝哲 北京報道)記者從中國科學院空間應用工程與技術中心獲悉,該中心研製建設的電磁彈射微重力實驗裝置(4秒)啟動試運行。據介紹,該裝置採用電磁拋射的方式在地面構建微重力實驗環境,也就是採用電磁彈射系統,將實驗艙垂直加速到預定速度後釋放,實驗艙在上拋和下落階段為科學載荷提供微重力環境。這一裝置可以在地面模擬微重力、月球重力、火星重力等模式,為空間科學實驗提供有效的地面驗證機會,並較傳統的單程落塔、拋物線飛機等方式,在實驗效率、實驗載荷強度要求、運行成本等方面具有較大優勢。

中國科學院空間應用中心電磁技術室副研究員張永康介紹,常見的地面微重力設施包括探空火箭、失重飛機、落塔和電磁式微重力裝置等,相比之下,電磁式微重力裝置更具優勢。在實驗效率方面,傳統落塔平均每天僅可以做2-3次實驗,拋物線飛機每次可以飛行30架次以上,但實驗準備周期約2-3個月。電磁式微重力裝置可以達到每天近百次實驗的頻率,準備時間1-2天,極大的提高了科學實驗的效率。

在實驗載荷力學強度要求方面,傳統落塔在降落回收階段,試驗艙和實驗載荷要承受20g左右的衝擊,很大程度上限制了常規科學儀器的使用。電磁式微重力裝置中,實驗艙所受的電磁驅動力是全程可控的,無論是微重力、月球重力還是火星重力模擬實驗,實驗艙的回收加速度都可控制在3g左右,因此常規科學儀器都可以用於實驗。在運行成本方面,裝置採用儲能和電磁驅動技術,裝置運行僅消耗電能,單次實驗消耗電能僅1度左右,運行成本較低,便於開展大規模的科學實驗。

電磁彈射微重力實驗裝置(4秒)效果圖。受訪者提供

據介紹,該裝置目前已達到了4秒微重力時間、10μg微重力水平、過載加速度不超過5g、實驗間隔不大於10min的國際先進水平。這也是亞洲首個電磁彈射微重力實驗裝置。

近年來,中國空間科學研究進展迅速,而充分有效的地面驗證,是空間科學實驗的前提和基礎。專家表示,地基研究能夠大幅縮短實驗周期、降低實驗成本、提升空間實驗成功率,是天基研究的重要補充手段。電磁彈射微重力實驗裝置有效解決了探空火箭、失重飛機、落塔等傳統地基微重力設施存在的實驗成本高、準備時間長、過載較大等缺點。

值得一提的是,中國科學院空間應用工程與技術中心正在規劃建設(20秒)電磁彈射微重力實驗裝置,力爭實現微重力時間20s、載荷500kg的國際領先指標,構建國際微/低重力實驗中心,為空間科學領域的科學家提供高效便捷的地基微/低重力研究平台,並為載人航天、深空探測等國家重大工程提供相關技術驗證條件。

電磁彈射微重力實驗裝置(4秒)內部仰拍圖。受訪者提供