相互間的精準距離:
軌道設計與控制
- 特殊軌道佈局:三個航天器位於地球繞太陽的公轉軌道上,彼此相距約250萬公里,形成等邊三角形。這種佈局有助於減少地球引力對測量結果的干擾。
- 軌道調整與維持:透過航天器上的推進系統,根據地面控制中心的指令,實時調整航天器的軌道引數,使其保持在預定軌道上,確保相互間的距離穩定。
鐳射干涉測量與反饋控制
- 鐳射測距與監測:利用鐳射干涉技術,測量三個航天器之間的絕對距離和微小距離變化,可測量到厘米級的絕對距離和皮米級的小時尺度波動。
- 實時反饋與調整:根據鐳射干涉測量得到的距離資訊,透過航天器上的微推進器等裝置,對航天器的位置和姿態進行微調,保持相互間的精準距離。
航天器設計與技術保障
- 高精度儀器裝置:配備高精度的望遠鏡、反射鏡、感測器等裝置,確保鐳射發射、接收和測量的準確性,為保持精準距離提供硬體支援。
- 無拖拽技術應用:採用無拖拽技術,隔離外界干擾力,使航天器能跟隨內部懸浮小立方體的運動,減少非引力干擾對距離保持的影響。
無拖拽技術的原理是在衛星內部安裝檢驗質量,將其作為慣性參考基準,利用高精度位移檢測技術測量檢驗質量與衛星之間的相對運動,進而控制推進器產生推力,補償衛星所受的干擾力和力矩,使衛星只受引力作用,從而實現等效的“零重力”空間環境。具體如下:
慣性基準建立
在衛星內部設定一個或多個特殊的檢驗質量,這些檢驗質量通常被置於真空、電磁遮蔽等特殊環境中,儘可能減少外界非引力因素對其的干擾,使其能近似地只受引力作用,可作為一個理想的慣性參考基準。
相對運動檢測
採用高精度的位移感測器或其他測量手段,實時精確測量檢驗質量與衛星本體之間的相對位置和相對運動狀態。當衛星受到外部非引力干擾力作用時,衛星本體相對檢驗質量會產生微小的位移或運動變化。
反饋控制與推力補償
將相對運動的測量結果反饋給衛星的控制系統,控制系統根據測量資訊計算出需要施加的補償推力大小和方向,然後透過衛星上的推進器產生相應的推力,對衛星所受的干擾力進行抵消和補償,使衛星能跟隨檢驗質量的運動,保持相對靜止或穩定的狀態,減少非引力干擾對衛星的影響。
無拖拽技術主要有以下應用領域:
航天領域
- 引力波探測:如空間鐳射干涉引力波天文臺(LISA),透過無拖拽技術隔離外界干擾力,使航天器能跟隨內部懸浮小立方體的運動,減少非引力干擾對距離保持的影響,從而精準探測引力波。
- 衛星導航與定位:減少衛星所受非引力干擾,提高衛星軌道精度和穩定性,進而提升衛星導航系統的定位精度和可靠性。
工業製造領域
- 高精度加工與測量:在半導體制造、精密機械加工等領域,可減少外界干擾對加工裝置和測量儀器的影響,提高加工精度和測量準確性。
- 機器人操作與控制:部分高精度機器人採用無拖拽技術,實現更精準的運動控制和操作,提高生產效率和產品質量,可用於汽車製造、電子裝置生產等領域的焊接、裝配、搬運等工作。
科學實驗領域
- 微重力實驗:在空間實驗室或地面模擬微重力環境的實驗中,無拖拽技術可減少其他干擾力的影響,為微重力實驗提供更接近理想的實驗條件,研究物質在微重力下的物理、化學和生物特性。
- 量子物理實驗:為