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我国成功发射了环境减灾二号E星 ， 这个消息大家可能没太注意 ， 毕竟以中国现在的航天实力 ， 载人航天国人都习以为常 ， 发射一些卫星又有什么可关注的呢？确实 ， 我国现在发射卫星 ， 跟吃饭一样普遍了 ， 但是我们要说的这个卫星 ， 与大家一般认为的卫星不太一样 。 相比卫星本身 ， 他带着一个与自身不协调的 ， 巨大复杂的天线 ， 甚至比卫星连同展开的太阳翼还大一圈 。
这种天线叫桁架天线 ， 巨大的桁架式天线相当于一个巨型眼睛和耳朵 ， 能带来优异的性能 。 那这么好的天线 ， 为何不常见？只因这项技术 ， 属于航天领域的一项黑科技 。
这么巨大的天线 ， 是如何送上太空的？为何制作这种天线很难？都有哪些国家有这个技术？
【环境减灾二号E星 ， 天线展开后 ， 显得特别大 ， 大的甚至有点不协调】
【桁架天线】也叫作【网状可展开天线】 ， 在几种空间可展开机构的解决方案当中 ， 它的优点是重量很轻、体积收缩比很大 ， 其先天优势之大 ， 或许只有【充气式结构】可以相比 。 但它展开后的形状精度更高 ， 更适合做天线 。 另外 ， 桁架天线有个很大的优点 ， 就是天线重量不会随着尺寸的增加而大幅度上升 ， 适合航天场景 ， 毕竟航天发射的成本非常高 。
桁架天线的直径可以从几米做到一百多米 。 这样巨大的天线 ， 要想让它在宇宙的极寒极热条件下顺利展开 ， 是风险很大的事情 。 国内外多数采用拉索方式 。 它的原理是小学数学课本上就讲过的 ， 利用平行四边形不稳定特点和三角形稳定特点 。 桁架基本结构是平行四边形 。 对角线上设置一根伸缩式的斜杆 ， 就像我们常用的伸缩式晾衣杆一样 ， 原理或操作过程 ， 其实很简单 。
【桁架天线可以做的十分巨大 ， 若没有这种巧妙的设计 ， 将这么大的天线送入太空几乎不可能实现】
发射前首先要把它压扁 ， 然后用一根绳子穿进桁架结构里 ， 拉住几个关键的节点 。 入轨之后 ， 先把捆住桁架的机构解锁 ， 然后启动电机 ， 把绳子卷起来 。 在这个过程中 ， 平行四边形逐渐张开 ， 到预定位置之后 ， 伸缩斜杆锁死 ， 把桁架结构变成很多个稳定的三角形 。
【收拢后的天线又轻又小 ， 空间利用的非常充分 ， 非常适合作为航天载荷】
这个过程的风险在于 ， 面对那么多节点部件 ， 有时多达上百个 ， 一旦有节点或者斜杆卡死 ， 天线就无法继续展开 ， 卫星也就报废了 。 所以 ， 拉索怎么穿、力量怎么施加、节点和斜杆怎么润滑 ， 都需要机械专业的研究人员做高难度设计和仿真 。
如今的桁架式天线 ， 一般采用所谓的铰接杆展开机构方式 。 桁架杆之间用铰链连接在一起 。 这里的铰链也分成折形和球形两种 。 折形最简单 ， 就是用一根圆柱形的轴把两根杆连接起来 ， 可以做一个平面内的转动 。 球形就和人类的肩关节一样 ， 可以做到展开刚度最高、精度最高 ， 结构复杂程度却不是最高 ， 是最好的选择 。 但是 ， 球形铰链的动力学特征非常复杂 ， 必须在地面上做充分的仿真分析 ， 才能用在卫星上 。 毕竟 ， 天线展开的环境是恶劣的太空 ， 有无光照的部位温差数百度 ， 要确保在这种极端环境下 ， 所有部件按照设计顺利工作 ， 并不那么容易 。
【原理越简单的东西 ， 想做好做精往往越难 ， 而这些机构要在恶劣的太空下保证顺利展开】
目前尺寸最大的天线 ， 是美国电子侦察卫星用的天线 。 例如“高级漩涡”卫星 ， 它进入地球静止轨道展开后 ， 直径可以达到100米 。 而“大酒瓶”天线的尺寸可以达到152米用这么变态的大天线 ， 是为了探听地球上的微弱无线电型号 ， 比如导弹飞行试验中的遥测信号 。
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