显微镜卫星
等效原理观测阻力补偿微型卫星（Micro-Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence），英文简称显微镜号 (MICROSCOPE)是法国国家太空研究中心一颗用以测试自由落体（等效原理）普遍性原理的300公斤级微型卫星， 其有效精度达10-15，较地球上高出100倍。2016年4月25日，它与哨兵1B及其他小型卫星一起发射，并在完成科学目标后于2018年10月18日前后退役[4]。
| 任务类型 | 物理学 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 运营方 | 法国国家太空研究中心 | ||||||||
| 国际卫星标识符 | 2016-025B | ||||||||
| 卫星目录序号 | 41457 | ||||||||
| 网站 | https://microscope.cnes.fr/en/ | ||||||||
| 任务时长 | 计划是：2年 最终：2年5个月又22天 | ||||||||
| 航天器属性 | |||||||||
| 平台 | 无数号卫星[1] | ||||||||
| 制造方 | 法国国家太空研究中心、空客防务航天公司 | ||||||||
| 发射质量 | 330千克（728磅）[1] | ||||||||
| 尺寸 | 138x104x158厘米（54x41x62英寸）[1] | ||||||||
| 功率 | 140瓦[1] | ||||||||
| 任务开始 | |||||||||
| 发射日期 | 2016年4月25日世界时21点2分13秒[2] | ||||||||
| 运载火箭 | 联盟ST-A型运载火箭(VS-14)[3] | ||||||||
| 发射场 | 圭亚那航天中心联盟火箭发射台[3] | ||||||||
| 承包方 | 阿丽亚娜太空公司 | ||||||||
| 运营开始时间 | 2016年5月2日[2] | ||||||||
| 任务结束 | |||||||||
| 丢弃形式 | 已除役 | ||||||||
| 停用日期 | 2018年10月18日[4] | ||||||||
| 轨道参数 | |||||||||
| 参照系 | 地心轨道 | ||||||||
| 轨域 | 近地轨道 | ||||||||
| 半长轴 | 7090.9公里（4406.1英里） | ||||||||
| 离心率 | 0.000167 | ||||||||
| 近地点 | 711.6公里（442.2英里） | ||||||||
| 远地点 | 713.9公里（443.6英里） | ||||||||
| 倾角 | 98.23° | ||||||||
| 周期 | 99.03分钟 | ||||||||
| 历元 | 2016年12月5日世界时21点17分20秒[5] | ||||||||
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实验
编辑为测试等效原理（即同一引力场中两个不同成分物体自由落体的相似性），连续使用了两台差分加速度计。如果等效原理得到验证，两组质量将承受相同的加速度；但如果两者的加速度出现不同，则就违反了该原则。
主要实验装置是法国国家航空航天研究院(ONERA)制造的重力实验用双空间加速度计（T-SAGE），由两台相同的加速度计及其相关同心圆柱体构成。一台含两块铂铑合金块的加速计作为参照，另一台为测试装置，含两块不同中子-质子比的合金块：其中一块为铂铑合金，另一块为钛铝钒合金（TA6V），块体间通过静电斥力保持在其试验区内，旨在使其相对于卫星静止不动[1][6]。
为创建加速度计良好的温度环境，卫星通过太阳同步轨道来提供恒定的照明，并将实验装置安装在远离太阳的卫星平台末端。同时，为保持与卫星自身的隔热，对热连接模式进行了优化，使电线连接达到最小化[1]。
卫星控制
编辑该卫星采用无阻力补偿姿态控制系统（DFACS），也称为加速度和姿态控制系统（AACS），为由四组主、副微型推进器（总共十六台）组成的双冗余动力装置，使卫星始终环测试质量“飞行”。该系统还综合考虑到了作用在卫星上的各种动态作用力，包括残余大气产生的空气动力、光子碰撞产生的太阳压力、地球磁层内的电磁力以及地月日之间的引力等[7][8]。
发射
编辑2016年4月25日世界时21点2分3秒，显微镜号搭载在由联盟ST-a型推进器和弗雷盖特M上层级组成的运载火箭上[9]，从法属圭亚那库鲁郊外的圭亚那航天中心成功发射升空[2]。这次发射搭载的其它探测器还有欧洲航天局的哨兵1B地球观测卫星和三颗立方卫星：比利时列日大学的“通信/技术创新轨道功用卫星”（OUFT-1）、意大利都灵理工大学的“都灵理工教学卫星”（e-st@r-II）和丹麦奥尔堡大学的“AAOAT-4”卫星[2][3]。
结果
编辑2017年12月4日，公布了首批结果。测得等效原理在10−15的精度内保持正确，将先前的测量值提高了一个数量级[10]。
任务结束
编辑显微镜号在完成任务目标并耗尽氮燃料后，于2018年10月18日宣布退役。探测器首先进行钝化处理（去除所有的机载能源），然后展开两根4.5米（15英尺）的新型脱轨空气制动系统充气吊杆，通过形成更高阻力剖面，使航天器被动脱离轨道。通过这种方法，显微镜号有望在25年，而非73年内重入地球大气层。[1][4]。
另请查看
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参考文献
编辑- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 MicroSCOPE. eoPortal. European Space Agency. [7 December 2016]. （原始内容存档于2021-12-23）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Clark, Stephen. Soyuz blasts off with environmental satellite, general relativity probe. Spaceflight Now. 26 April 2016 [7 December 2016]. （原始内容存档于2021-02-25）.
- ^ 3.0 3.1 3.2 Flight VS14 – A successful Arianespace launch with Soyuz, supporting sustainable development, fundamental physics and promoting space careers. Arianespace. 25 April 2016 [7 December 2016]. （原始内容存档于2021-12-23）.
- ^ 4.0 4.1 4.2 Bresson, Pascale; Sart, Raphaël. End of mission for Microscope - CNES's satellite bows out with successful and innovative de-orbiting (新闻稿). CNES. 18 October 2018 [25 March 2019]. （原始内容存档于2021-12-23）.
- ^ MICROSCOPE - Orbit. Heavens-Above. 5 December 2016 [5 December 2016]. （原始内容存档于2021-12-23）.
- ^ T-SAGE Instrument. CNES. 1 July 2016 [7 December 2016]. （原始内容存档于2021-12-23）.
- ^ Attitude and acceleration control. CNES. 29 June 2016 [7 December 2016]. （原始内容存档于2021-12-23）.
- ^ Bauer, Markus. Space Microscope to test universality of freefall. European Space Agency. 26 April 2016 [7 December 2016]. （原始内容存档于2019-06-16）.
- ^ Krebs, Gunter. MICROSCOPE. Gunter's Space Page. 29 April 2016 [7 December 2016]. （原始内容存档于2016-07-02）.
- ^ Touboul, Pierre; et al. MICROSCOPE Mission: First Results of a Space Test of the Equivalence Principle. Physical Review Letters. 8 December 2017, 119 (23). 231101. Bibcode:2017PhRvL.119w1101T. PMID 29286705. arXiv:1712.01176
. doi:10.1103/PhysRevLett.119.231101.
外部链接
编辑- MICROSCOPE website at CNES.fr