空間中心助力「太極一號」衛星成功在軌驗證微牛級電推進技術

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2019年8月31日7時41分，中國科學院空間科學(二期)戰略性先導科技專項首發星——「太極一號」衛星在酒泉衛星發射中心成功發射。複雜航天系統電子信息技術重點實驗室（以下簡稱「系統室」）和空間環境探測重點實驗室（以下簡稱「探測室」）負責其中微推電控箱的研製。

依靠射頻微推子系統和霍爾微推子系統（圖1），「太極一號」衛星在國際上首次實現了微牛級射頻離子和雙模霍爾電推進技術的在軌驗證，並成功進行了我國首次在軌無拖曳控制技術試驗，對在軌測試數據分析表明，微推進器推力解析度達到亞微牛量級，約為一粒芝麻重量的萬分之一。

圖1 射頻微推子系統和霍爾微推子系統推力器頭安裝示意圖

射頻微推子系統和霍爾微推子系統的核心控制單元分別是射頻微推電控箱（圖2）和霍爾微推電控箱（圖3），相當於微推進系統的大腦，指揮微推進系統按照流程完成任務。其中射頻微推電控箱由系統室和探測室聯合研製，霍爾微推電控箱由系統室獨立研製。

圖2 射頻微推電控箱正樣件產品

圖3 霍爾微推電控箱正樣件產品

受限於科學目標和發射窗口，設備的研發周期短、任務難度大、精度和可靠性要求高。系統室和探測室接到研製任務後，緊急抽調參與過多個航天型號的核心技術人員組成研製隊伍。雖然他們平均年齡不到35歲，卻有著豐富的航天產品開發經驗。項目組成員不畏挑戰、攻堅克難，節假日無休，在研製任務最緊張的階段，甚至連續一周每天工作接近20個小時。最終，在不到10個月的時間裡，完成了常規任務型號2~3年才能完成的工作；突破了非線性可變負載阻抗匹配、網絡式補償及可變偏置功率穩定、高精度實時閉環控制算法等多項微牛量級電推進控制的關鍵技術，充分體現了特別能吃苦、特別能戰鬥、特別能攻關、特別能奉獻的航天精神。

項目組成員並沒有滿足於現階段所取得的成績，對電控箱的運算能力、採集精度、控制算法的精度和實效性等方面，正繼續展開積極探索和關鍵技術攻關，以期獲得更大的提升，為後續太極計劃「雙星」和「三星」的順利開展做好技術儲備，為中國太空探索的宏圖畫上精彩的一筆。