天津大學(xué)李醒飛教授團(tuán)隊(duì)將磁流體動力學(xué)應(yīng)用于微角振動傳感中，通過高帶寬、低噪聲的微角振動信號拾取和反饋控制，結(jié)合慣性穩(wěn)定平臺技術(shù)，在解決長距離激光束穩(wěn)定捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)方面取得突破，突破了國外對亞微弧度角振動測量關(guān)鍵技術(shù)的封鎖，填補(bǔ)了國內(nèi)空間微角振動在軌測量技術(shù)空白。日前，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的MHD微角振動傳感器正式成為中國空間技術(shù)研究院核心器件空間飛行驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目。
電影《星球大戰(zhàn)》里，炫目的激光讓觀眾驚嘆不已。但在現(xiàn)實(shí)世界里，各種肉眼不可分辨的角振動源直接干擾著激光的瞄準(zhǔn)與追蹤。雖然這些振動源的幅度大都在亞微弧度以下，卻足以使地月間一束激光脫離飛鏢靶面積大小范圍，正所謂差之毫厘，謬以千里。
普通人對于角度的認(rèn)識，是用度來衡量的。但在更微觀的世界里，1度等于60角分，即3600角秒。微弧度大約是0.2角秒，而亞微弧度則比微弧度更小。空間結(jié)構(gòu)微角振動是指衛(wèi)星等航天器和它所搭載設(shè)備這些有效載荷的敏感軸10微弧度到10-2微弧度量級的角位移寬帶高頻振動。這個振動一般是由航天器本體及其相關(guān)載荷等的運(yùn)動或擾動所引起的。微振動力學(xué)環(huán)境效應(yīng)幅值小、頻率高，對大部分航天器不會產(chǎn)生明顯影響。然而，高分辨率對地觀測遙感衛(wèi)星、深空探測遙感航天器、深空激光通信衛(wèi)星等高精度航天器對姿態(tài)控制的精度和穩(wěn)定性要求更高，這種微振動力學(xué)環(huán)境效應(yīng)將嚴(yán)重影響高精度航天器本體及有效載荷的指向精度和姿態(tài)穩(wěn)定度。
磁流體動力學(xué)微角振動傳感器兼具低噪聲、大帶寬、體積小、重量輕、壽命長、抗沖擊等特性，較其他現(xiàn)有姿態(tài)敏感器更適合于空間微振動測量，是未來實(shí)現(xiàn)深空激光通信等前沿技術(shù)的關(guān)鍵敏感元件，發(fā)達(dá)國家也一直對我國進(jìn)行技術(shù)封鎖。
李醒飛教授團(tuán)隊(duì)面向航天器在軌空間運(yùn)動精密傳感與控制的國家重大需求，設(shè)計(jì)了基于磁流體動力學(xué)的微角振動傳感器，掌握了基于磁流體動力學(xué)傳感的寬頻慣性穩(wěn)定平臺的設(shè)計(jì)方法，自主開發(fā)了一套包括設(shè)計(jì)仿真、加工制造、測試檢驗(yàn)的設(shè)備，為高精度航天器振動建模提供有力的測量數(shù)據(jù)保證，突破了國外對在軌航天器亞微弧度角振動測量與控制等相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)封鎖，讓我國的傳感元件噪聲與帶寬指標(biāo)基本達(dá)到國際先進(jìn)水平，也為未來我國開展深空激光通信、定向能武器和大尺度空間激光應(yīng)用等科學(xué)領(lǐng)域奠定傳感和控制基礎(chǔ)。
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