南航博士研究繩系衛星取得突破 _衛星

【南航博士研究繩系衛星取得突破】用繩索將衛星拴起來，然后像放風箏一樣放出去……這看似科幻電影里的景象，世界各國的航天科學家們正努力使其變成活生生的現實。采訪人員昨日獲悉，經過多年研究，南京航空航天大學航空宇航學院博士研究生文浩在繩系衛星釋放和回收的動力學與控制領域取得突破，并獲得了2011年全國優秀博士學位論文獎。
“受風箏啟發而發明的繩系衛星，是一項頗具發展前景的技術。”文浩介紹說，以繩或鏈把衛星與航天飛機、宇宙飛船或空間站連接起來的繩系衛星，不僅有收放方便的優勢，還能進行近地空間探測、無需推進器的空間運輸、太空發電等其他普通衛星無法完成的特殊任務。
然而，由于繩系衛星的整個操控過程都是在太空中進行，其動力學特性相當復雜，并不像在地面放風箏那樣簡單，可謂“牽一發而動全身” 。文浩說，由于系繩通常由毫米級粗細的材料組成，具有振動衰減慢、柔性大的特點，當它被置于空間環境并與衛星相互影響、相互作用時，極易產生一系列復雜的擺動及振動。在繩系衛星釋放及回收過程中，系繩長度等的變化也會導致系繩擺動及振動幅度的變化，嚴重時會引起繩索斷裂，導致衛星丟失、系統失效。因此，為使繩系衛星運行安全，對系繩的動力加以控制就很有必要。
正是在“繩索的動靜之間”，文浩開始了博士期間的艱難求索。2004年起，他開始攻讀博士學位，師從胡海巖院士和金棟平教授，著手進行繩系衛星釋放和回收的動力學控制研究，試圖“力”控繩系衛星的釋放和回收。研究中，文浩“三管齊下”，從理論分析、數值計算、實驗設計三方面研究了繩系衛星釋放和回收的動力學控制問題。多個“首次研究”使他掌握了系繩長短、俯仰角大小、電流強弱等變化時系繩張力及彈性振動的最優控制技術及具有通用性的控制方法；創建了我國首套繩系衛星控制地面模擬實驗系統；成功進行了我國首例受控繩系衛星回收和釋放的地面控制實驗。
“做研究，不可能一蹴而就，是一個不斷深入的過程。失敗后不放棄，就會離成功更近些。”博士期間，在導師的悉心指導下，文浩在繩系衛星動力學控制領域的研究日益深入，其科研能力不斷提升。他在《中國科學》《Journal of Guidance, Control, and Dynamics》《力學學報》等國內外著名期刊上發表多篇學術論文。“在繩系衛星的發展中，機遇與挑戰并存。”文浩坦言，由于在實驗室模擬完成的繩系衛星的試驗和太空中真實的試驗有很大的不同，因此他不會滿足于已有的研究成果，將協同南航的繩系衛星項目組持續發力，以“力”克更多的技術難關。
名詞解釋：繩系衛星
繩系衛星是航天科學家們受風箏啟發而發明的。它以繩或鏈把衛星與航天飛機、宇宙飛船或空間站連接起來，這樣，衛星便可以隨時投放或回收。

南京晨報(通訊員周新華采訪人員王晶卉)