该装置采用电磁抛射的方式在地面构建微重力实验环境,即采用电磁弹射系统将实验舱垂直加速到预定速度后释放,实验舱在上抛和下落阶段为科学载荷提供微重力环境,目前该装置达到了4秒微重力时间、10μg微重力水平、过载加速度不超过5g、实验间隔不大于10min的国际先进水平。
“与传统单程落塔、抛物线飞机等相比,装置在实验效率、实验载荷强度要求、运行成本等方面具有较大的优势。”中国科学院空间应用中心副研究员张永康介绍,在实验效率方面,传统落塔平均每天仅可以做2-3次实验,抛物线飞机每次可以飞行30架次以上,但实验准备周期约2-3个月。本装置可以达到每天近百次实验的频率,准备时间1-2天,极大的提高了科学实验的效率。
在实验载荷强度要求方面,传统落塔在降落回收阶段,试验舱和实验载荷要承受20g左右的冲击,很大程度上限制了常规科学仪器的使用。在本装置中,实验舱所受的电磁驱动力是全程可控的,无论是微重力、月球重力还是火星重力模拟实验,实验舱的回收加速度都可控制在3g左右,因此常规科学仪器都可以用于实验。
此外,在运行成本方面,装置采用储能和电磁驱动技术,装置运行仅消耗电能,单次实验消耗电能仅1度左右,运行成本较低,便于开展大规模的科学实验。
张永康表示,充分有效的地面验证,是空间科学实验的前提和基础。地基研究能够大幅缩短实验周期、降低实验成本、提升空间实验成功率,是天基研究的重要补充手段。电磁弹射微重力实验装置有效解决了探空火箭、失重飞机、落塔等传统地基微重力设施存在的实验成本高、准备时间长、过载较大等缺点。
据介绍,中国科学院空间应用工程与技术中心正在规划建设(20秒)电磁弹射微重力实验装置(重大科技基础设施),力争实现微重力时间20s、水平5ug、载荷500kg的国际领先指标,构建国际领先的微/低重力实验中心,为全世界空间科学领域的顶级科学家提供高效便捷的地基微/低重力研究平台,并为载人航天、深空探测等国家重大工程提供地基微/低重力技术验证条件。