1月18日，由中國(guó)空間技術(shù)研究院研制的“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星已經(jīng)成功完成無拖曳控制飛行驗(yàn)證，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

通俗講，無拖曳控制是指抵消除引力外所有干擾衛(wèi)星的力，包括太陽光壓力、大氣阻力等，確保衛(wèi)星處于“超靜超穩(wěn)”狀態(tài)。無拖曳控制分為加速度模式與相對(duì)位移模式兩類。加速度模式無拖曳控制技術(shù)可應(yīng)用于地球和地外天體等復(fù)雜引力場(chǎng)的空間探測(cè)；位移模式無拖曳控制技術(shù)則可應(yīng)用于引力波探測(cè)及等效原理檢驗(yàn)等相對(duì)論效應(yīng)的空間科學(xué)研究領(lǐng)域。作為上述研究領(lǐng)域航天器控制的核心技術(shù)，無拖曳控制具有重要的理論意義與重大的工程實(shí)用價(jià)值。“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星成功完成了上述兩種無拖曳控制方式的在軌驗(yàn)證。

由于要時(shí)刻保證衛(wèi)星不受到除引力之外的干擾，無拖曳控制從模型建立、算法設(shè)計(jì)，到衛(wèi)星平臺(tái)控制都面臨較大挑戰(zhàn)。2009年，歐空局在“GOCE”衛(wèi)星上成功進(jìn)行了無拖曳控制的在軌驗(yàn)證。研究院下屬的北京控制工程研究所從2010年開始追蹤國(guó)外相關(guān)技術(shù)，并利用各類課題支持，自主開展了相關(guān)基礎(chǔ)性研究，取得了豐碩成果。

“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星立項(xiàng)后，該所無拖曳控制團(tuán)隊(duì)在前期工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程任務(wù)需求，設(shè)計(jì)了多種無拖曳控制算法，以及為提升衛(wèi)星平臺(tái)穩(wěn)定性的雙軸和三軸磁控等算法，并申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射后，上述技術(shù)均得到了在軌驗(yàn)證，并取得了較好效果。

從飛行數(shù)據(jù)來看，加速度模式下，實(shí)施無拖曳控制后“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星外部干擾力對(duì)加速度的影響降到了重力加速度的四億分之一以下，優(yōu)于“GOCE”衛(wèi)星的三億分之一，比打哈欠給人帶來的加速度還要小得多；位移模式下，實(shí)施無拖曳控制后外部干擾力對(duì)衛(wèi)星與內(nèi)部慣性基準(zhǔn)之間相對(duì)距離的影響控制在了30納米以內(nèi)，相當(dāng)于成人頭發(fā)絲直徑的四千分之一，優(yōu)于國(guó)際著名“LISA探路者”衛(wèi)星的40納米，實(shí)現(xiàn)了飛行試驗(yàn)星任務(wù)目標(biāo)。

“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星無拖曳控制技術(shù)的在軌成功驗(yàn)證，表明我國(guó)向空間引力波探測(cè)邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，但距離真正的引力波探測(cè)應(yīng)用還有一定距離。該所無拖曳控制團(tuán)隊(duì)將在“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星在軌試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)攻克多自由度系統(tǒng)的無拖曳控制算法等關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)最終的空間引力波探測(cè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星是我國(guó)“天琴”引力波探測(cè)計(jì)劃的首顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星，于2019年12月20日發(fā)射升空，擬在軌對(duì)無拖曳控制等6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。