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基于FEM的引力参考传感器自引力计算与补偿
1
作者 高志勇 王上 王智 《中国空间科学技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第2期89-97,共9页
空间引力波探测太极计划将利用激光干涉的方法,测量两个检验质量之间的距离变化反演引力波信息。在0.1 mHz处,要求检验质量在敏感轴方向的总残余加速度保持在3×10^(-15)m·s^(-2)/√Hz以下。由航天器载荷静引力、热形变和质量... 空间引力波探测太极计划将利用激光干涉的方法,测量两个检验质量之间的距离变化反演引力波信息。在0.1 mHz处,要求检验质量在敏感轴方向的总残余加速度保持在3×10^(-15)m·s^(-2)/√Hz以下。由航天器载荷静引力、热形变和质量波动引起的自引力噪声是检验质量的残余加速度噪声主要来源之一,要求检验质量在敏感轴方向的自引力加速度小于1×10^(-10)m/s^(2),引力梯度小于5×10^(-8)s^(-2)。为了计算检验质量处的自引力大小和引力梯度,针对检验质量与引力源几何形状的不规则性,基于有限元法编写程序计算了引力参考传感器中的引力源作用在检验质量上的线加速度、角加速度和引力梯度。为了缩短计算时间,提出“类自适应”网格划分方法以减小网格数量,并设计了配重以补偿自引力。计算结果显示,经过补偿后的检验质量在敏感轴方向的自引力加速度为9.2377×10^(-12)m/s^(2),引力梯度为-2.5691×10^(-8)s^(-2),满足设计要求。本研究能够为航天器和引力参考传感器的设计与引力补偿提供参考与指导。 展开更多
关键词 空间引力波探测 引力参考传感器 自引力 引力梯度 引力补偿 有限元法
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地心轨道引力波探测无拖曳系统平动控制策略
2
作者 郝立维 张锦绣 +2 位作者 王继河 张谕 孙玥 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期36-48,共13页
探讨了一种针对空间引力波探测任务的在轨无拖曳控制技术,基于未来可行的地心轨道探测任务背景进行分析设计,并对搭载两颗检验质量的在轨无拖曳系统进行航天器与质量块间相对运动动力学及耦合特性建模。同时,初步分析了任务中无拖曳系... 探讨了一种针对空间引力波探测任务的在轨无拖曳控制技术,基于未来可行的地心轨道探测任务背景进行分析设计,并对搭载两颗检验质量的在轨无拖曳系统进行航天器与质量块间相对运动动力学及耦合特性建模。同时,初步分析了任务中无拖曳系统指标和摄动,并设计了基于频域H_(∞)最优控制理论的系统相对平动控制律。数值仿真结果表明,当双检验质量在轨无拖曳系统各检验质量按激光测距呼吸角排列时,采用无固定追踪点策略且在非敏感轴无悬浮控制输入的情况下,可以实现航天器对基准点的追踪,并满足系统频域性能指标的要求。同时,每颗检验质量的时域偏移量可以控制在微米级别,从而获得任务所需的纯引力基准。 展开更多
关键词 空间引力波探测 无拖曳控制 双检验质量 H_(∞)控制
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空间引力波探测前向杂散光测量和抑制 被引量：1
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作者 冷荣宽 王上 +2 位作者 王智 陈志伟 方超 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1081-1088,共8页
在空间引力波探测的超长臂干涉测量过程中,杂散光问题长期以来受到广泛关注。一方面,本地干涉仪发出的激光通过望远镜时会产生后向相干杂散光。另一方面,在轨情况下,来自空间的环境辐射入射到航天器还会产生前向非相干杂散光。一直以来... 在空间引力波探测的超长臂干涉测量过程中,杂散光问题长期以来受到广泛关注。一方面,本地干涉仪发出的激光通过望远镜时会产生后向相干杂散光。另一方面,在轨情况下,来自空间的环境辐射入射到航天器还会产生前向非相干杂散光。一直以来,前向非相干杂散光受到的关注较少,然而却是空间引力波望远镜设计必须要考虑的因素。因此,本文对空间引力波探测望远镜在轨情况下产生的杂散光进行测量与抑制。首先,根据太极计划三星卫星编队的轨道数据对全年太阳角进行计算,对1064 nm波段附近的太阳辐射进行评估,推导了遮光罩投影函数,最终给出遮光罩设计指标。然后,对望远镜进行光学与机械建模,并对关键光学元件进行散射测量。最后,根据入射太阳光能量对到达望远镜出瞳的杂散光进行计算。结果表明:当入射光与光轴夹角为60°时,出瞳处的杂散辐射可达到3.9×10^(−12)W,对应点源透射比为8.7×10^(−9),满足空间引力波探测超低杂散光的需求。 展开更多
关键词 空间引力波探测 杂散光 散射光学
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星间激光干涉测量技术 被引量：4
4
作者 段会宗 骆颖欣 +9 位作者 张静怡 明珉 颜浩 朱凡 肖青 李萌 曹斌 李涛 王智钊 叶贤基 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期162-177,共16页
近年来迅速发展的空间引力波探测、卫星重力测量、深空探测等空间任务需求,对超远距离、超高精度星间激光干涉测量技术提出了极具挑战性的技术要求。在典型的空间引力波探测中,要求在百万千米(10^(9)m)距离上达到皮米(10^(-12)m)量级的... 近年来迅速发展的空间引力波探测、卫星重力测量、深空探测等空间任务需求,对超远距离、超高精度星间激光干涉测量技术提出了极具挑战性的技术要求。在典型的空间引力波探测中,要求在百万千米(10^(9)m)距离上达到皮米(10^(-12)m)量级的激光干涉测量精度。本文根据空间任务中对星间激光干涉测量的需求,介绍了星间激光干涉测量系统的总体构成,并讨论了测量系统中的各项关键技术:空间应用型激光器技术、超稳光学平台、稳频技术、精密相位测量与超低功率弱光锁相技术、星间激光快速捕获、跟踪与超精密光束指向测控技术等,以及目前的技术发展现状。星间激光干涉测量技术能力的提高,将能够满足更广泛的空间任务需求并大幅推进空间任务的进一步发展。 展开更多
关键词 激光干涉 星间激光测距 星载激光 引力波探测 空间任务
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空间引力波探测综述与拟解决的科学问题
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作者 吴岳良 胡文瑞 +7 位作者 王建宇 常进 蔡荣根 张永合 罗子人 陆由俊 周宇峰 郭宗宽 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期589-599,共11页
空间引力波探测将为人类探索宇宙打开中低频段(0.1 mHz~1 Hz)引力波观测的新窗口,这个频段的引力波事件被认为具有更重要的天文学、宇宙学以及物理学意义。其典型的波源包括超大和中等质量黑洞双星的并合、极端和中等质量比黑洞双星的... 空间引力波探测将为人类探索宇宙打开中低频段(0.1 mHz~1 Hz)引力波观测的新窗口,这个频段的引力波事件被认为具有更重要的天文学、宇宙学以及物理学意义。其典型的波源包括超大和中等质量黑洞双星的并合、极端和中等质量比黑洞双星的绕转、银河系内数以百万计的致密双星系统以及随机引力波背景等,为研究宇宙起源与演化、黑洞形成与结构、引力和时空本质、暗能量和暗物质属性等提供了全新的方法和手段。21世纪以来,欧美联合的LISA计划成功发射了技术验证卫星LISA探路者,目前LISA计划已进入工程实施阶段,中国太极计划和天琴计划也相继发射了技术实验卫星太极一号和天琴一号,标志着空间引力波探测进入了全新的发展阶段。本文主要概述近年来国内外发展态势,详细凝炼空间引力波探测与研究的科学目标和未来发展的重点领域,系统优化引力波天文学、引力波物理学以及引力波宇宙学等相关学科布局,重点阐述推进空间引力波探测与研究的重要意义和发展战略。 展开更多
关键词 空间引力波探测和研究 发展动态 战略规划
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