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【科研不断线】运载学部航空航天学院研发微纳卫星电推进系统成功交付

时间:2022-06-06   来源:运载学部航空航天学院      

由于“低成本”“短周期”和“商业化”的优势,微纳卫星发射数量在近二十年得到了爆炸式增长。但由于微纳卫星体积紧凑、功率追求高效利用,传统推进装置难以小型化,急需研发适用于微纳卫星的新型电推进系统。

当前,没有任何离轨措施的微纳卫星引起的空间垃圾等太空安全问题日益受到国际相关行业的高度关注,世界各国陆续出台了监管措施,要求微小卫星强制安装主动离轨装置才能通过发射许可。我国相关部门也曾发布文件,要求“微小卫星应具备必要的能力以利于实施离轨,避免长期占用常用轨道”,进一步推动了我国对微纳卫星新型推进系统的需求和发展。

我校运载工程与力学学部航空航天学院微纳卫星与先进推进技术团队研发的0.3U(1U的体积为10×10×10cm)微阴极电弧推进系统(uCAT)已交付北京九天微星科技发展有限公司,择机发射。此前,运载学部航空航天学院研发的“灵巧号”卫星平台随商业火箭公司华羿鸿达研制的“华羿一号”发射升空,圆满完成了亚轨道飞行验证;为商业航天企业银河航天“暄铭星愿”立方星研制的卫星部署器已成功将立方星送入预定轨道。此次运载学部航空航天学院研发的微阴极电弧推进系统立足模块化设计,可满足微纳卫星“低成本”“标准化”“批量组网”的需求,适用于微纳卫星的姿态控制和寿命末期主动离轨等应用场景。

0.3U微阴极电弧推进系统效果图

在该款推进系统研制期间,航空航天学院微纳卫星与先进推进技术团队负责人夏广庆教授提出了“及时沟通”“科学决策”和“仿真试错”的理念,在疫情期间保质保量并按时完成了研发工作。在“及时沟通”方面,团队通过在线会议的灵活方式,针对卫星总体包络、机械电气接口、关键组件加工和功率处理单元研制方案进行了充分交流,加强了与商业航天和相关产业链的沟通,减少了出差对接环节,有效的降低了沟通成本;在“科学决策”方面,团队中负责实验研究的孙斌副教授采用在线指导方式,有力保障学生在学校封闭管理期间有序开展实验,精准把握实验工作内容和进度,及时发现问题并高效解决,同学们自主动手实践和独立思考的能力也得到了锻炼和提升;在“仿真试错”方面,团队中负责数值仿真研究的鹿畅助理研究员基于团队自主开发的等离子体仿真平台,针对该款推力器进行了设计及优化,重点优化了推力器磁场位形和阴极结构设计,为高效的功率处理单元研发以及推力器的可靠性提供了重要指导,与单纯通过试验确定技术路线相比,大幅缩短了研制周期,降低了研制成本。

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0.3U微阴极电弧推进系统数值仿真设计

参与实验研究的学生骨干常悦同学表示:“学校封闭管理期间,我们不能懈怠,而应充分利用现有条件和资源,合理有序安排学习、科研和生活,以积极的心态应对目前形势,多与师兄师姐和同学们交流沟通,大家集思广益,共同进步。”

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0.3U微阴极电弧推进系统实验研究

航天发展,动力先行。随着推进系统解决方案逐渐完善,微纳卫星的商业价值必将进一步提升,迎来黄金发展时期。

该研究工作及相关平台建设得到了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金、工业装备结构分析国家重点实验室、辽宁省空天飞行器前沿技术重点实验室、大连理工大学白俄罗斯国立大学联合学院国际合作基金的资助和支持。

编辑:秦博昱   
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