磁力矩器,是航天器姿态控制系统执行机构之一,通过控制通入的电流,产生大小及方向可控的磁矩,与地磁场相互作用,产生磁控力矩,实现航天器姿态控制。与其他姿控系统执行机构相比,磁力矩器具有结构简单、功耗低、输出力矩大、易于控制、可靠性高、寿命长等优点。
航天器在飞行以及在轨运行过程中,受多重因素干扰姿态会发生改变,通常可以采用动量交换类、质量喷射类执行机构进行姿态调整。动量交换类执行机构主要是飞轮,无需消耗燃料、控制精度高,但输出力矩小,无法完成高强度调整任务。质量喷射类执行机构主要是推力器,输出力矩大、工作效率高,但需要消耗燃料。因此,磁力矩器受到重视。
磁力矩器主要包括空芯磁力矩器、磁芯磁力矩器两种产品,前者主要部件是电磁线圈,后者主要部件是棒状磁芯、线圈,二者通电时会产生磁矩。磁力矩器可以广泛应用于低轨、中轨、高轨卫星姿态控制系统中。
根据新思界产业研究中心发布的
《2023-2028年中国磁力矩器行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,为实现三轴姿态控制,磁力矩器通常与飞轮主流产品反作用轮配合使用。飞轮通过将自身角动量与航天器进行交换来实现姿态调整,更适用于长寿命、微小型卫星。当磁力矩器单独使用时,可以直接调整卫星姿态;当磁力矩器与飞轮配合使用时,可以卸载飞轮,从而卸载多余角动量。磁力矩器能够显著提升卫星姿态控制系统的可靠性与使用寿命。
磁力矩器是低轨道微小卫星姿态控制系统的主要执行机构之一,但也存在一些弊端,例如温度敏感性较高,工作时会产生强磁场、无法与磁强计同时工作。
新思界
行业分析人士表示,在海外市场中,磁力矩器研制厂商主要有德国ZARM Technik、瑞典AAC Clyde Space、立陶宛NanoAvionics等。我国磁力矩器研制实力不断增强,相关研发机构与生产厂商主要有航天科技集团五院502所、航天科工二院206所、揽月机电、长光卫星等。
2015年,航天科技集团五院502所研制的当时最小的磁力矩器搭载希望二号皮纳卫星成功发射,并且成功研制出当时国内最大的3200安米方磁力矩器。2022年3月,航天科工二院206所研制的磁力矩器搭载“天鲲二号”卫星成功发射,与飞轮配套可实现卫星三轴姿态稳定控制。揽月机电是我国代表性微小型商业卫星姿控飞轮、磁力矩器等卫星核心姿控系统零部件研发、生产及销售厂商。