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“零磁空间”为暗物质卫星“悟空”保驾护航

作者:  更新时间:2015-12-29 10:32:00  来源:
  2015年12月17日8时12分,我国首颗暗物质粒子探测卫星(简称暗物质卫星)“悟空”成功发射升空,卫星上搭载的磁强计就是在中国地震局地球物理研究所的“零磁空间”实验室标定的,“零磁空间”也是地震观测与地球物理成像重点实验室的一个组成部分。
暗物质粒子探测卫星发射现场
   “零磁空间”实验室建成于1989年,座落于北京国家地球观象台(隶属于中国地震局地球物理研究所)院内,是我国建成的第一座“零磁场空间”大型磁屏蔽装置(世界第六座),建成当时填补了我国在弱磁测量和弱磁实验研究领域的一项空白,达到当时的世界先进水平。“零磁空间”的磁屏蔽效果非常好,内部残留磁场不到外部地磁场的万分之五,过硬的质量来自于研制团队持续八年的努力攻关,最终得到高规格验收会专家组的肯定,并为研制团队分别在国家地震局和原冶金工业部赢得科技进步奖。
二十六面体的大型磁屏蔽装置——零磁空间
  “零磁空间”服务于我国航天事业已有十多年,自2003年以来,随着航天事业的大发展,“零磁空间”已标定卫星磁强计近百套,大多已随人造卫星上天服役,如风云一号气象卫星、神舟七号飞船伴随卫星、实践八号育种卫星等等。磁强计是卫星姿控系统的地磁敏感测量部件,用于卫星轨道空间地球磁场强度的矢量测量,以保证卫星产生正确的控制力矩。
  卫星磁强计具有体积小、重量轻、功耗低等特点,测量的对象地磁场具有天然源、全天候、全覆盖无死角等优点,使其成为一种不可或缺的卫星平台基本载荷,尤其,低功耗(只需要5V的供电电压)的特点曾使它在关键时刻发挥了突出作用。曾有一次,卫星出现危急情况,剩余的电量储备已经不多,很多设备被迫关闭,且太阳能板处于背光位置,无法接收太阳光照射,卫星无法获得后续的能量供给,濒临能量耗尽、失去控制的“死亡”边缘,在这“命悬一线”的关键时刻,卫星磁强计单骑救主,利用所剩不多的残余电量,持续观测地磁场,提供了指导卫星进行姿态调整的关键信息,终于使太阳能板逐渐转到冲光的方位,拯救了卫星,立了大功,为自己和研制团队争得了荣誉,受到上级主管部门的嘉奖。
  为了进行磁强计的检测和标定,专门为“零磁空间”研制和配备了标准磁场线圈和高精度电路系统,用于产生人工可控磁场,共同构成了“弱磁感应强度检定系统”,经过对线圈和电子测试仪器的多次升级换代,磁场调节细度可达到0.15nT。通过对弱磁标准传递方法的研究,在“零磁空间”实验室建立了地震局系统的弱磁感应强度的一级标准,并在此基础上制定了《弱磁感应强度测量仪器检定规程》,该规程被中国地震局批准颁布为地震行业标准(DB/T 28-2008)。“零磁空间”和以此为基础的“弱磁感应强度检定系统”完全可以满足各类磁强计检定所需的磁场环境要求。
“零磁空间”内部用于产生人工磁场的标准线圈,待检定的探头位于线圈中心

  检定系统工作原理和结构框图
  近年来,人造卫星逐渐向小型化、微型化方向发展,而在数量上将大幅增加,对卫星磁强计的需求也随之高涨,小卫星的发展方兴未艾,前景广阔,“零磁空间”在我国航天事业的进程中仍然大有可为,必将再立新功。
  
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