中国航天科技集团五院日前的消息称，该院502所科研人员近日以微牛级变推力冷气推进技术为依托，对我国“天琴一号”卫星成功实现了“甚高精度无拖曳控制”。据科研人员对其初步在轨数据分析显示，主要技术参数达到了国际先进水平。
这是我国首次完成微牛级变推力冷气推进技术的在轨验证，标志着我国成为世界上第二个掌握该技术的国家。该消息一发布就上了热搜，有意思的是，这场空中“较劲”不是比谁的力气大，而是比力气小。
探索星辰大海的旅程，除了需要发射“胖五”时那排山倒海的巨大推力，也需要一些绣花功夫。据记者了解，安装有毫牛级变推力冷气推进系统微纳卫星编队近日即将升空，我国航天技术“庖丁解牛”的功夫又有精进。
微牛级变推力冷气推进技术有多“牛”？
卫星在天上飞行，其所受的干扰力主要来自于大气阻力、太阳光压等，去掉这些干扰力，卫星才能成为一个“超静超稳”的平台，才能使探索宇宙“初啼”——引力波探测成为可能。而所谓卫星的“无拖曳控制”，就是指抵消除引力以外所有的干扰力。
微牛级变推力技术是实施超高精度无拖曳控制的前提，也是空间推进技术发展的难点之一。2015年欧洲航空局在“引力波科学探测任务”，LISA Pathfinder项目中首次实现了微牛级变推力冷气推进系统的空间应用 验证。
▲微牛级连续变推力模块产品。中国航天科技集团五院502所供图
微牛级变推力冷气推进技术究竟难在哪儿？上海航天八院803所推进专业学术带头人朱康武说，一是微、二是长。
1微牛的力，大约等于1厘米头发丝的重量，而“天琴一号”微牛级推进系统分辨率精度为0.1微牛，也就是说能以相当于1毫米头发的重量为单位，调整推力大小。所谓长是指引力波探测卫星的实验寿命很长，在8年以上，要在这么长时间里保证推进系统能够稳定运行，对产品的可靠性提出了新的考验。
比“打个哈欠”还小得多的力是如何产生的？
一个哈欠能够吹动头发丝，可见微牛力比一个哈欠还小得多。想要产生如此小的力是非常困难的，常规手段有微型电推进、微型冷气等，目前最为成熟也经过验证的技术是微牛级冷气推进系统。国内该领域主要是502所和803所在开展相关研究。
早在上世纪70年代，502所便研制出我国第一代冷气推进系统，不过并实现在轨应用，随着多种类型空间推进系统的发展，这一技术曾一度淡出历史舞台。不过，由于其具备推力稳定、推力分辨率高等优点，该技术又重新受到新一代空间基础物理科学探测任务和卫星导航等空间任务的青睐。
通过压电陶瓷制造的节流阀，可以对非常微小的流量进行精确、快速地控制。朱康武打了个比方：“水龙头开得大，出来的水流多，力就大，冷气也是如此。”据介绍，“天琴一号”微推进系统可以精确控制1小时匀速喷出仅10毫升的气体，而控制流量的阀芯行程仅有几十微米。
毫牛级冷气推进系统即将大规模空间应用
朱康武告诉记者，803所研制团队除了在国防科工局支持下与502所进行“亚微牛级”冷气推进系统研究外，还在进行毫牛级微纳卫星编队控制技术研究。
▲豪牛级变推力系统（中国航天科技集团八院803所供图）
微纳卫星通常指质量小于10千克、具有实际使用功能的卫星，有的微纳卫星只有一个餐巾纸盒那么大，不过数量众多的“餐巾纸盒”通过一定编队组合在一起，却能发挥巨大的威力。
朱康武表示，毫牛级的变推力冷气推进技术能够实现1-50毫牛的连续变推力，使得传统不装备或仅装备大推力冷气推进系统的微纳卫星具有了较强的精确机动控制能力，可以用于微纳卫星大规模编队的精度位置与轨道控制。其具有低成本、高性能、适装性强的特点，应用前景广阔。
作者：沈湫莎
编辑：沈湫莎
责任编辑：任荃
*文汇独家稿件，转载请注明出处。