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暗物质卫星两大创新点出自上海-【新闻】

发布时间:2021-05-24 06:50:03 阅读: 来源:水泥仓除尘器滤芯厂家

暗物质卫星两大创新点出自上海今天上午8点12分,长征二号丁运载火箭携带我国首颗暗物质粒子探测卫星悟空奔向高约500公里的晨昏太阳同步轨道。记者获悉,在悟空的三大创新点中,有两大创新点出自上海。其一是卫星结构采用了全新设计,有效载荷比高达3.2∶1,居国内;其二是重量占卫星有效载荷一半的BGO量能器。

量体裁衣创新卫星设计

整星重量1850公斤,载荷重量竟占了1400公斤!留给卫星所有姿态控制、热量控制等系统的重量只有450公斤,这怎么可能?但中科院上海微小卫星工程中心却把这种不可能变成了可能。

在设计暗物质卫星时,该中心提出了以载荷为中心,一体化设计的全新理念。中心主任相里斌说,就是根据卫星载荷来量体裁衣。在新的理念下,卫星就好像为载荷穿上一件衣服先看载荷的身材,再根据其需求,将卫星的各种系统分散在载荷周围,最终包覆成一个立方体的形状。

而且,我们可以根据不同仪器设备的需求,设计出个性化的卫星外衣。暗物质粒子探测卫星科学有效载荷主管设计师董磊介绍,比如暗物质卫星中很多设备的热容不同,有的特别怕热,有的又特别能产生热量,所以更要求整颗卫星温度均衡,我们在设计时,就会特别考虑,使设计更符合载荷需求。

让卫星的设计为载荷服务,而不是让载荷去迁就卫星,是国际卫星发展的一种趋势。相里斌说,这将使卫星和运载的成本大幅降低。

独门绝技获取BGO巨无霸

在采访暗物质卫星时,每次提到创新点,卫星中超大尺寸的锗酸铋晶体BGO,是一个必被提及的亮点。它的诞生地,就在中科院上海硅酸盐研究所。

由中国科大负责研制的BGO量能器,主要用于探测入射粒子的能量。如果把BGO量能器比作暗物质卫星的眼睛,那BGO晶体就是视网膜。在整个设备中,共有308根2.5厘米见方、长达60厘米的BGO晶体,分14层,每层22根,重达824公斤。

60厘米长的BGO晶体,目前全世界只有上硅所一家能做。在中科院上海硅酸盐研究所开展60厘米长晶体制备研究前,国际上仅能提供40厘米的毛坯晶体,更长尺寸的晶体生长存在难以逾越的技术瓶颈。该所陈俊锋博士介绍,科研人员采用独特的晶体生长设备和工艺,解决了原料预处理、晶体生长、晶体加工及晶体性能测试等一系列关键技术问题,历时2年先后实现了60厘米长晶体的成功制备和量产。

由于晶体尺寸变大,使BGO两端读出电子学线路大大减少,使得量能器系统的可靠性得到成倍的提高,并降低量能器的能耗。陈俊锋说,日本CALET探测谱仪所用的是32厘米长的钨酸铅晶体,与之相比,悟空的探测效率是它的近4倍。

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