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空姐問答
小課堂
第四十期
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一
上周末，空姐為你們留了1個問題，來瞧瞧空姐的解答以及從留言中選出的最佳答案吧！
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空姐正解
答：衛星在太空中的飛行是失重的，所以對它的姿態須要進行控制，否則衛星都會漫無目的天旋地轉，這樣的狀態是絕對不容許存在的。
任務不同的衛星對姿態的要求也不一樣，例如對于通信衛星來說，就須要將通信天線仍然對準地面。對于太陽觀測衛星來說，就要求主要的觀測設備必須時刻對準太陽。為了保證充足的飛行動能，衛星的飛行姿態也要盡量保證太陽能劃艇能最大面積接受太陽照射。
衛星在太空飛行過程中，姿態會遭到好多誘因的影響，比如因重力梯度形成的扭矩、氣流變化形成的扭矩、太陽幅射轉矩和磁扭矩。
這種影響誘因在不同的高度表現下來的重要程度不同，在低高度范圍內（300-550km）磁力矩，重力梯度轉矩和氣動扭力占主導，延展至高高度區域（800km以上）后，磁扭矩的重要性就彰顯下來了。
據悉，飛行器在飛行過程中會做切割磁感線運行因而形成感生電場，電流可達0.4V/m，在做多間環境相關剖析的過程中，這是一個不可忽略電流，它能造成衛星表面帶電造成電荷積累，這一效應會造成空間偵測衛星的電場檢測數據和粒子偵測數據形成嚴重偏差。
衛星在載流子運行的過程中，衛星的載流子軸會與地磁場構成閉合回路，并不斷切割磁力線形成感應電壓，形成的感應電壓會導致減振效應，結果就是造成衛星的載流子速度增長，也被稱為消旋。
與此同時，感應電壓自身也會形成磁矩，這個磁矩是推動衛星載流子的，也被稱為旋進轉矩。這會就有人要問了，兩個轉矩在一起不就抵消了嘛，怎么會對衛星的姿態形成影響呢？這就要比較兩個轉矩的大小了，消旋扭矩與垂直于載流子軸的磁場份量平方成反比，而旋進扭矩與平行于載流子軸的地磁場份量成反比，兩項一比較都會造成衛星自選速度出現誤差，因而在衛星上都配有消旋設備來控制衛星上的磁性以保證衛星的載流子穩定，要曉得在空間粒子偵測過程中，衛星的載流子粒子分布函數的產生至關重要。
在低高度區域地磁場一般比較穩定，我們也常用這一區間的磁場作為標定衛星姿態的一個參考系，通過衛星搭載磁強計估算得到的數據和地磁場的空間分布進行對比，我們就可以確定衛星的姿態。
若果在衛星三個互相垂直的方向分別安裝通過一定電壓的線圈才能形成滿足一定要求的扭矩，這個方式也常常拿來進行姿態控制。
這么空間中的磁場又該如何檢測呢？目前衛星上流行搭載的檢測儀器是磁路門磁強計。它的幀率才能達到0.1nT的數目級，阻值達到從0.1nT到幾萬nT，就能覆蓋地磁場范圍。
要想理解磁路門磁強計的原理就得理解哪些是“磁滯回線”和“磁飽和現象”。簡單說來，磁場硬度和磁感應硬度有一個對應關系（如右圖），這個對應關系就是磁滯回線。這三者一般不是線性變化的，而是非線性的，當磁場硬度H小于一定值Hm后，磁感應硬度不再減小，這個現象就是磁飽和現象。
借助材料的這一特點，我們把探頭檢測的磁場作為輸入，通過一系列訊號傳輸我們能夠得到反比于輸入磁場的磁感應訊號，進而獲得空間磁場數據。當檢測磁場小于高磁導率材料的飽和Hm后，信后就被調制，如同是一道門，所以也被形象的成為磁路門磁強計。
說到這兒是不是對磁場怎樣影響衛星姿態和怎樣檢測空間磁場有了更多的了解呢？歡迎在屏幕下方與我們互動留言哦！
留言區·精選
@水蛇?????????
航天器尤其是低軌道航天器在月球磁場中會遭到干擾磁扭矩的影響磁力矩，該磁扭矩與磁場硬度成反比，也和航天器的磁矩成反比，使航天器的姿態發生變化。當航天器的姿態采用載流子穩定形式時，磁扭力會使載流子軸發生進動，在航天器結構中形成的感應電壓會造成載流子速度增加
@烜
月球的磁場的確對衛星有影響，電磁感應就是其中之一，衛星就好比一根短桿，再繞地過程中始終切割月球磁感線，所以衛星兩個“翅膀”上積累了正負不等的電荷。其實，我們也可以用這個效應發電，但有得必有失，驟然而至的就是衛星的動能降低，軌道增加……一般衛星切割磁感線會有可以忽視不計的電壓形成，所以切割磁感線對衛星影響不大
@春子弄墨
似乎空間磁場的磁體恒定，就可以借此來決定衛星以哪些樣的姿態運行吧……測量空間磁場應當，就用個別已知原理確定的設備了，再說，高溫下或則不同精度要求下，要選取對應合適的設備檢測吧……
@雷神
月球磁場的變化將影響衛星的高度、速度和姿態，當磁場硬度變大是，衛星的姿態傾斜度更大；反之則傾斜度縮小
@心湖
衛星姿態的精確控制主要是借助磁扭力器來實現的，磁扭力器雖然就是電磁鐵，通電后形成磁場與月球磁場互相作用來調整衛星姿態。工作時先由衛星磁強計檢測出衛星附近磁場情況來確定磁扭力器形成磁場的大小和方向，可以比較確切的控制衛星姿態了。
@奮斗
空間磁場會對衛星的太陽能劃艇，以及精密儀器的運行形成影響，比如會使太陽能賽艇彎曲，會使磁譜儀的檢測結果形成偏差，導致損失！
謝謝你們的支持，我們上期再會！
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