http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-10-24
绳系卫星发电机 资料图片
晨报讯(通讯员 周新华 记者 王晶卉)用绳索将卫星拴起来，然后像放风筝一样放出去……这看似科幻电影里的景象，世界各国的航天科学家们正努力使其变成活生生的现实。记者昨日获悉，经过多年研究，南京航空航天大学航空宇航学院博士研究生文浩在绳系卫星释放和回收的动力学与控制领域取得突破，并获得了2011年全国优秀博士学位论文奖。
“受风筝启发而发明的绳系卫星，是一项颇具发展前景的技术。”文浩介绍说，以绳或链把卫星与航天飞机、宇宙飞船或空间站连接起来的绳系卫星，不仅有收放方便的优势，还能进行近地空间探测、无需推进器的空间运输、太空发电等其他普通卫星无法完成的特殊任务。
然而，由于绳系卫星的整个操控过程都是在太空中进行，其动力学特性相当复杂，并不像在地面放风筝那样简单，可谓“牵一发而动全身”。文浩说，由于系绳通常由毫米级粗细的材料组成，具有振动衰减慢、柔性大的特点，当它被置于空间环境并与卫星相互影响、相互作用时，极易产生一系列复杂的摆动及振动。在绳系卫星释放及回收过程中，系绳长度等的变化也会导致系绳摆动及振动幅度的变化，严重时会引起绳索断裂，导致卫星丢失、系统失效。因此，为使绳系卫星运行安全，对系绳的动力加以控制就很有必要。
正是在“绳索的动静之间”，文浩开始了博士期间的艰难求索。2004年起，他开始攻读博士学位，师从胡海岩院士和金栋平教授，着手进行绳系卫星释放和回收的动力学控制研究，试图“力”控绳系卫星的释放和回收。研究中，文浩“三管齐下”，从理论分析、数值计算、实验设计三方面研究了绳系卫星释放和回收的动力学控制问题。多个“首次研究”使他掌握了系绳长短、俯仰角大小、电流强弱等变化时系绳张力及弹性振动的最优控制技术及具有通用性的控制方法；创建了我国首套绳系卫星控制地面模拟实验系统；成功进行了我国首例受控绳系卫星回收和释放的地面控制实验。
“做研究，不可能一蹴而就，是一个不断深入的过程。失败后不放弃，就会离成功更近些。”博士期间，在导师的悉心指导下，文浩在绳系卫星动力学控制领域的研究日益深入，其科研能力不断提升。他在《中国科学》《Journal of Guidance, Control, and Dynamics》《力学学报》等国内外著名期刊上发表多篇学术论文。“在绳系卫星的发展中，机遇与挑战并存。”文浩坦言，由于在实验室模拟完成的绳系卫星的试验和太空中真实的试验有很大的不同，因此他不会满足于已有的研究成果，将协同南航的绳系卫星项目组持续发力，以“力”克更多的技术难关。
名词解释：绳系卫星
绳系卫星是航天科学家们受风筝启发而发明的。它以绳或链把卫星与航天飞机、宇宙飞船或空间站连接起来，这样，卫星便可以随时投放或回收。
[南京晨报]