顯微鏡衛星
等效原理觀測阻力補償微型衛星（Micro-Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence），英文簡稱顯微鏡號 (MICROSCOPE)是法國國家太空研究中心一顆用以測試自由落體（等效原理）普遍性原理的300公斤級微型衛星， 其有效精度達10-15，較地球上高出100倍。2016年4月25日，它與哨兵1B及其他小型衛星一起發射，並在完成科學目標後於2018年10月18日前後退役[4]。
| 任務類型 | 物理學 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 運營方 | 法國國家太空研究中心 | ||||||||
| 國際衛星標識符 | 2016-025B | ||||||||
| 衛星目錄序號 | 41457 | ||||||||
| 網站 | https://microscope.cnes.fr/en/ | ||||||||
| 任務時長 | 計劃是：2年 最終：2年5個月又22天 | ||||||||
| 航天器屬性 | |||||||||
| 平台 | 無數號衛星[1] | ||||||||
| 製造方 | 法國國家太空研究中心、空客防務航天公司 | ||||||||
| 發射質量 | 330千克（728磅）[1] | ||||||||
| 尺寸 | 138x104x158厘米（54x41x62英寸）[1] | ||||||||
| 功率 | 140瓦[1] | ||||||||
| 任務開始 | |||||||||
| 發射日期 | 2016年4月25日世界時21點2分13秒[2] | ||||||||
| 運載火箭 | 聯盟ST-A型運載火箭(VS-14)[3] | ||||||||
| 發射場 | 圭亞那航天中心聯盟火箭發射台[3] | ||||||||
| 承包方 | 阿麗亞娜太空公司 | ||||||||
| 運營開始時間 | 2016年5月2日[2] | ||||||||
| 任務結束 | |||||||||
| 丟棄形式 | 已除役 | ||||||||
| 停用日期 | 2018年10月18日[4] | ||||||||
| 軌道參數 | |||||||||
| 參照系 | 地心軌道 | ||||||||
| 軌域 | 近地軌道 | ||||||||
| 半長軸 | 7090.9公里（4406.1英里） | ||||||||
| 離心率 | 0.000167 | ||||||||
| 近地點 | 711.6公里（442.2英里） | ||||||||
| 遠地點 | 713.9公里（443.6英里） | ||||||||
| 傾角 | 98.23° | ||||||||
| 週期 | 99.03分鐘 | ||||||||
| 曆元 | 2016年12月5日世界時21點17分20秒[5] | ||||||||
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實驗
為測試等效原理（即同一引力場中兩個不同成分物體自由落體的相似性），連續使用了兩台差分加速度計。如果等效原理得到驗證，兩組質量將承受相同的加速度；但如果兩者的加速度出現不同，則就違反了該原則。
主要實驗裝置是法國國家航空航天研究院(ONERA)製造的重力實驗用雙空間加速度計（T-SAGE），由兩台相同的加速度計及其相關同心圓柱體構成。一台含兩塊鉑銠合金塊的加速計作為參照，另一台為測試裝置，含兩塊不同中子-質子比的合金塊：其中一塊為鉑銠合金，另一塊為鈦鋁釩合金（TA6V），塊體間通過靜電斥力保持在其試驗區內，旨在使其相對於衛星靜止不動[1][6]。
為創建加速度計良好的溫度環境，衛星通過太陽同步軌道來提供恆定的照明，並將實驗裝置安裝在遠離太陽的衛星平台末端。同時，為保持與衛星自身的隔熱，對熱連接模式進行了優化，使電線連接達到最小化[1]。
衛星控制
該衛星採用無阻力補償姿態控制系統（DFACS），也稱為加速度和姿態控制系統（AACS），為由四組主、副微型推進器（總共十六台）組成的雙冗餘動力裝置，使衛星始終環測試質量「飛行」。該系統還綜合考慮到了作用在衛星上的各種動態作用力，包括殘餘大氣產生的空氣動力、光子碰撞產生的太陽壓力、地球磁層內的電磁力以及地月日之間的引力等[7][8]。
發射
2016年4月25日世界時21點2分3秒，顯微鏡號搭載在由聯盟ST-a型推進器和弗雷蓋特M上層級組成的運載火箭上[9]，從法屬圭亞那庫魯郊外的圭亞那航天中心成功發射升空[2]。這次發射搭載的其它探測器還有歐洲航天局的哨兵1B地球觀測衛星和三顆立方衛星：比利時列日大學的「通信/技術創新軌道功用衛星」（OUFT-1）、意大利都靈理工大學的「都靈理工教學衛星」（e-st@r-II）和丹麥奧爾堡大學的「AAOAT-4」衛星[2][3]。
結果
2017年12月4日，公佈了首批結果。測得等效原理在10−15的精度內保持正確，將先前的測量值提高了一個數量級[10]。
任務結束
顯微鏡號在完成任務目標並耗盡氮燃料後，於2018年10月18日宣佈退役。探測器首先進行鈍化處理（去除所有的機載能源），然後展開兩根4.5米（15英尺）的新型脫軌空氣制動系統充氣吊杆，通過形成更高阻力剖面，使航天器被動脫離軌道。通過這種方法，顯微鏡號有望在25年，而非73年內重入地球大氣層。[1][4]。
另請查看
參考文獻
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 MicroSCOPE. eoPortal. European Space Agency. [7 December 2016]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於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 (新聞稿). CNES. 18 October 2018 [25 March 2019]. （原始內容存檔於2021-12-23）.
- ^ MICROSCOPE - Orbit. Heavens-Above. 5 December 2016 [5 December 2016]. （原始內容存檔於2021-12-23）.
- ^ T-SAGE Instrument. CNES. 1 July 2016 [7 December 2016]. （原始內容存檔於2021-12-23）.
- ^ Attitude and acceleration control. CNES. 29 June 2016 [7 December 2016]. （原始內容存檔於2021-12-23）.
- ^ Bauer, Markus. Space Microscope to test universality of freefall. European Space Agency. 26 April 2016 [7 December 2016]. （原始內容存檔於2019-06-16）.
- ^ Krebs, Gunter. MICROSCOPE. Gunter's Space Page. 29 April 2016 [7 December 2016]. （原始內容存檔於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.
外部連結
- MICROSCOPE website at CNES.fr