空间站微重力环境研究与分析.pdf

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1、第２０卷第２期载人航天Ｖｏｌ．２０Ｎｏ．２２０１４年３月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＭａｒ．２０１４空间站微重力环境研究与分析杨彪，胡添元（北京空间技术研制试验中心，北京１０００９４）摘要：太空中的微重力环境对基础科学研究和新技术开发具有重要意义，为了满足未来我国空间站开展微重力科学实验的需求，需要对空间站上的微重力水平进行分析和评估，指导高微重力要求实验载荷的布局和微重力实验期间的飞行任务规划。空间站上的微重力水平用加速度值度量，通常可以分为准稳态加速度、瞬态加速度和振动加速度。针对此问题调研总结了国际空间站的微重力研究情况，并

2、以４００ｋｍ轨道高度上１００吨级“Ｔ”字型积木式空间站作为算例，估算其准稳态加速度大小及分布，并初步分析瞬态加速度水平的量级。结果表明，空间站准稳态加速度水平在１μgｎ量级，主要贡献来自重力梯３度效应；瞬态加速度可达１０μgｎ量级。文章对将来我国空间站微重力应用支持的设计工作有一定的借鉴意义。关键词：空间站；微重力；准稳态加速度；瞬态加速度；振动加速度＋中图分类号：Ｖ４１９．２；Ｖ４２３．７文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１４）０２-０１７８-０６StudyandAnalysisofMicrogravityEnviron

3、mentonboardMannedSpaceStationＹＡＮＧＢｉａｏ，ＨＵＴｉａｎｙｕａｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｈｅｓｐａｃｅｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｔｈｅｂａｓｉｃｓｃｉｅｎｃｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏ

4、ｎｏｆｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｎｓｐａｃｅｓｔａｔｉｏｎｉｓｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｌａｙｏｕｔｏｆｐａｙｌｏａｄｓａｎｄｆｌｉｇｈｔｍｏｄｅｌｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍｉｃｒｏ-ｇｒａｖｉｔｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙｍａｇｎｉｔｕｄｅｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｖａｌｕｅ，ｕｓｕａｌｌｙｃｌａｓ-ｓｉｆｉｅｄａｓｑｕａｓｉ-ｓｔｅａｄｙａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｉｅｎｔａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｎ

5、ｄｖｉｂｒａｔｏｒｙａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｐａｃｅＳｔａｔｉｏｎｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｇｉｖｅｎａｔｈｒｅｅ-ｍｏｄｕｌｅｓｐａｃｅｓｔａｔｉｏｎｏｒｂｉｔｉｎｇｏｎａｈｅｉｇｈｔｏｆ４００ｋｍｗｉｔｈｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆａｌｐｈａｂｅｔ‘Ｔ’ａｎｄｍａｓｓｏｆ１００ｔｏｎ，ｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｓｏｆｑｕａｓｉ-ｓｔｅａｄｙａｎｄｔｒａｎｓｉｅｎｔａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｍａｇｎ

6、ｉｔｕｄｅｓｗｅｒｅｅｓｔｉ-ｍａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｆｑｕａｓｉ-ｓｔｅａｄｙａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｉｓｏｎｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆ１μｇｎ，ａｔｔｒｉｂｕｔｉｎｇｍｏｓｔｌｙｆｒｏｍｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｅｎｔｅｆｆｅｃｔ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｃａｎ３ｒｅａｃｈｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆ１０μｇｎ．Ｉｔｉｓｏｆｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｎｓ

7、ｐａｃｅｓｔａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Keywords：ｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｓｔａｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ；ｑｕａｓｉ-ｓｔｅａｄｙａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ；ｔｔｒａｎｓｉｅｎｔａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ；ｖｉｂｒａｔｏｒｙａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ．种干扰力的作用，达不到完全的失重状态，而是一种“微重力”环境。“微重力”是对“失重”的偏１引言［１］离，其大小通过航天器所受到各种干扰力的加航天器在轨运行时会受到地球引力以外的各速度来度量，也称为微重力加速度。干扰力来源收稿日期：２０１３-０７-２７；修回日期

8、：２０１４-０３-１０基金项目：国家重大科技专项作者简介：杨彪（１９８６-），男，博士，工程师，研究方向为载人航天器系统总体设计。Ｅ-ｍａｉｌ：ｙａｎｇｂｉａｏ２２８＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ第２期杨彪，等．空间