出品：科普中國

制作：中國科學院空間應用工程與技術中心 楊吉 董文博

監(jiān)制：中國科學院計算機網絡信息中心

【原編者按：

即將發(fā)射的天舟一號，除了要與天宮二號交會對接、實施推進劑在軌補加，還要開展一系列空間科學實驗和技術試驗的任務。

中國科學院空間應用工程與技術中心是載人航天工程空間應用系統(tǒng)的總體單位，代表中國科學院抓總負責載人航天空間科學與應用任務的規(guī)劃、實施及成果產出與推廣，具體承擔工程研制的組織管理，系統(tǒng)設計、集成、測試，可靠性保障，在軌技術支持，有效載荷運控管理，數(shù)據(jù)獲取及應用成果的推廣服務等系統(tǒng)技術支持、支撐、保障、服務工作。

在此特別感謝中國科學院空間應用工程與技術中心的支持！】

在生活中，我們手里拿著一杯滿滿的水，走動時水就會灑；我們手里拿著相機，如果發(fā)生抖動，照片就會模糊。在工業(yè)生產中，靜密加工平臺中遇到振動，就會造成加工失敗；結晶體中遇到振動，晶體生長就會出現(xiàn)瑕疵；吊艙相機中發(fā)生晃動，會影響圖像質量。

而航天器上，雖然處于微重力環(huán)境，但是由于星上、船上的姿軌控、風機、飛輪、帆板的動作，帶來了很多擾動。

科學實驗（流體、材料、基礎物理）如果不能克服這些微擾動，就達不到理想的微重力效果，失去了上天實驗的意義。此外，星上的高分辨對地觀測相機、天文相機，如果遇到振動，就會發(fā)生成像模糊。激光通信、激光掃描，如果遇到船體振動，就會造成光線發(fā)散，能量耗散。

所以，一定要隔離振動，才能給航天器創(chuàng)造更好的條件。

主動隔振技術是什么？

隔振有被動隔振和主動隔振的區(qū)別。采用被動隔振，加彈簧或阻尼就可以，自行車的車坐上都有；但彈簧有共振頻點，隔振水平也一般，不能滿足高指標要求的隔振。

而根據(jù)微重力科學實驗的要求，要做到隔離1Hz以下的振動（或者叫做晃動）；而且要達到0.0001g以下的水平（地面的重力是1g，汽車路面振動一般小于0.1g），才能獲得更好的微重力環(huán)境水平，實現(xiàn)更理想的科學研究成果。在這種情況下，我們的科研人員開始研發(fā)主動隔振技術。

本次天舟一號“主動隔振關鍵技術驗證”任務由中國科學院空間應用工程與技術中心負責。該項目經過了從科學論證到技術攻關、從實驗室技術到高可靠產品的歷程，可以說是“十年磨一劍”。

項目組來自各個專業(yè)方向的團隊，平均年齡35歲以下。依靠大家的齊心協(xié)力和共同努力，終于搭上了天舟的班車。

天舟一號上的主動隔振裝置有兩個主要目標：

第一、在空間進行六自由度主動隔振關鍵技術驗證，評估六自由度主動隔振控制算法，測試驗證主動隔振系統(tǒng)的功能和性能指標；

第二，在飛船平穩(wěn)期為非牛頓實驗檢驗關鍵技術驗證裝置提供高水平微重力環(huán)境。

這項技術屬于國內首次實施，將使我國成為繼美國和加拿大后第3個在軌采用主動隔振控制技術服務于空間微重力實驗研究的國家；將極大支持和推動空間站高微重力實驗平臺的研制建設，取得的技術成果可以直接服務于未來我國空間站階段的空間科學實驗載荷。

主動隔振裝置電控箱和主體

主動隔振技術如何實現(xiàn)“主動出擊”

那么這項技術的原理和裝置構成是什么呢？

主動隔振系統(tǒng)由定子和浮子兩部分構成，利用磁懸浮主動控制技術，使浮子和定子非接觸，從而隔離來自飛船平臺的振動?？刂破魍ㄟ^加速度計感知浮子加速度的變化，通過位置敏感器感知定子浮子相對位置的變化，并計算反饋電流，驅動電磁激勵器，形成閉環(huán)控制。

主動隔振裝置由主體和電控箱兩臺單機構成，非牛頓引力驗證裝置安裝在主體的浮子上，通過屏蔽罩封閉。

主動隔振裝置工作原理

主動隔振裝置地面測試高頻隔振效果（紅色是定子、藍色是浮子）

未來，我們想繼續(xù)推廣主動隔振技術在空間的應用。

天舟一號的搭載是我們的“小目標”，我們的長期目標是做強空間磁懸浮主動隔振的技術，為更多空間應用載荷服務，例如空間光學相機、激光通信等，助力他們達到更高的指標水平，實現(xiàn)更高的科學和技術成果。

如果有可能的話，我們的技術也可以在航空光學吊艙、車船減振、工業(yè)精密加工、相機防抖等方方面面發(fā)揮作用。

項目團隊成員合影

（前排：董文博、周妍林、白晨紅、王婷、桑曉茹、康博齊、劉桂芝、元媛、高玉娥

后排：任國榮、于夢溪、劉偉、呂世猛、張永康、楊鵬、王安平、李宗峰。）

空間科學、空間應用、空間技術是空間三駕馬車。要想實現(xiàn)從航天大國到航天強國的跨越，就要不斷的提升我們的載荷技術水平，在細節(jié)上、在精度上、在性能上的指標上達到更高的高度，使我們步入強國之列。

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