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亚洲首套电磁弹射微重力装置:地面模拟太空实验新突破

时间:2025-11-01 15:13
亚洲首个电磁弹射微重力实验装置近日进入新一轮科学实验阶段,这项由中国科学院空间应用工程与技术中心自主研发的地面模拟设备,为探索微重力环境下的科学现象提供了全新平台。该装置通过电磁弹射技术,在地面环境

亚洲首台电磁弹射微重力实验装置已启动新一轮科学实验阶段。这项由中国科学院空间应用工程与技术中心自主研制的设备,开创性地实现了在地面环境中模拟太空微重力状态,为探索微重力条件下的科学现象搭建了全新实验平台。该装置运用电磁弹射技术,有效克服了传统实验方式在时间与成本上的限制。

微重力环境是指物体所受有效重力远低于地球表面重力的状态,接近失重条件。在这种特殊环境中,许多常规物理现象会发生显著改变。例如火焰会呈现环形结构,其顶部外围还会显现淡蓝色光晕。中国科学院空间应用工程与技术中心高级工程师王晛介绍,电磁弹射装置通过高速弹射实验舱,能够在短时间内创造稳定的微重力环境,为多学科前沿研究提供关键技术支撑。

实验装置主体由44米高的外塔和40米钢结构组成,内部设有三角导轨系统。两列红色直线电机沿导轨垂直排列,中间搭载实验舱体。当电机启动时,实验舱以高速垂直弹射,在上升和下降过程中各产生2秒微重力状态,累计有效实验时间可达4秒。这套系统不仅能模拟地球轨道微重力,还能通过参数调节再现月球、火星等天体的低重力环境。

相较于传统落塔装置,电磁弹射系统展现出显著优势。传统设备每日仅能完成2-3次实验,而电磁装置可在10分钟内重启实验流程,效率提升数十倍。在实验精度方面,科研团队攻克了双电机同步控制技术,确保实验舱运动的平稳性。王晛解释道:“若两列电机存在毫秒级差异,实验载荷就会产生波动,严重影响微重力环境质量。”

在生物实验领域,该装置已验证其可靠性。近期开展的动物实验中,6只注射药物的小白鼠在2小时内经历22次微重力循环后,各项生理指标均保持正常。这得益于装置配备的智能过载控制系统,能在实验舱降落时实现精确缓冲,保护实验样本不受冲击影响。

自2024年7月试运行以来,该装置已完成流体物理、燃烧科学等6个领域的300余次实验。当前计划开展超过1000次不同重力环境实验,涵盖微重力、月球重力及火星重力条件。这些实验数据将为载人航天工程、深空探测任务提供关键技术支撑,同时推动材料科学、生命科学等领域的突破性研究。

装置采用的垂直弹射模式具有独特优势。相较于水平弹射方案,垂直设计更贴近真实太空环境,且占地面积更小。40米钢结构内部,实验舱沿导轨做直线运动,最大加速度可达30g,但通过精密控制,实际作用于实验载荷的过载被严格限制在安全范围内。

在燃烧实验领域,微重力环境使火焰结构发生根本性变化。常规重力下火焰受浮力驱动向上蔓延,而在微重力条件下,火焰呈现稳定的球形扩散。这种特性对新型推进剂研发、火灾防控技术都具有重要意义。装置已支持完成多项燃烧实验,获取了传统地面实验无法获得的珍贵数据。

来源:https://www.itbear.com.cn/html/2025-11/1005797.html
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