湖南大学空天科学与应用联合研究中心科普教育基地

湖南大学空天科学与应用联合研究中心科普教育基地

2025-06-04

  湖南大学空天科学与应用联合研究中心科普教育基地,依托湖南大学强大的科研资源和雄厚的空天技术基础,致力于开展空天科学的科普教育,探索空天科技的实际应用。

  一、场馆规模与条件

       湖南大学空天科学与应用联合研究中心科普教育基地由湖南大学电气与信息工程学院投资建设和管理,现有专职科普人员4名,兼职科普人员2名,科普志愿者20名。每年开放200天,年均接待参观人数超过1000人,科普场所面积达1278平方米。基地紧密结合国家在航空航天领域的科技创新战略,重点围绕斯特林发电机、数字化卫星电源系统、卫星互联网电力应用开展科学研究,并配备斯特林样机研制与实验平台、数字化卫星电源实验平台、卫星互联网软硬件实验平台等多项先进设施。基于上述科研基础设施,基地面向公众开展了形式多样的科普活动,包括专题讲座、实验演示、互动展示、专题讨论和研学活动等。每年举办超过40场科普活动,参与人次累计超过5000人。通过科学知识的普及与互动体验的结合,基地的科普活动获得了公众的广泛好评,显著提升了社会各界对空天科技的兴趣与认知水平。

  斯特林样机研制与实验平台致力于斯特林发电技术的研究与发展,提供从设计、制造到测试的完整实验验证支持,重点开展斯特林发电机的结构设计、热交换器优化、气浮轴承技术以及系统集成的实验研究。研究团队已成功研制出百瓦级斯特林发电机原理性样机,并通过“星火1号”至“星火5号”样机的迭代,达到了100W电功率的稳定输出。尤其是在回热器的设计上,团队通过引入多孔介质材料,优化了工质的热交换效率,显著提升发电机的热电转换效率。此外,平台通过气浮轴承技术解决了高频往复运动中动力活塞与气缸之间的摩擦问题,极大地降低了磨损,确保了发电机的长期稳定运行。

  数字化卫星电源实验平台通过高度集成、数字化控制的技术架构优化卫星电能管理和分配,特别是在极端环境和复杂应用场景下的可靠性和效能。平台采用模块化、分布式供配电架构,尤其针对翼阵一体卫星的特殊需求进行了优化设计。通过数模混合集成电源设计,平台有效提升了电能传输效率,支持子阵之间的能量协调调度,增强了供配电系统的稳定性。此外,系统集成了最大功率点跟踪(MPPT)技术和母线电压调节器,确保在极端温度和强辐照环境下,太阳能的最大利用和电源的稳定输出。平台开发的数字伴飞系统提供了卫星电源健康状态的实时监控与预测功能,能够在极端工况下预测太阳电池阵的发电功率,优化能源分配与管理。

  卫星互联网软硬件实验平台通过软硬件一体化设计,集成了星地融合网络仿真软件、星地融合终端硬件装备以及GNSS高精度定位与卫星信号模拟器,形成了从仿真测试到实际应用的完整理论验证链条。平台自主开发了“数字星链”等星地融合网络仿真模拟软件,支持巨型卫星星座、星地融合网络、混合自组网等多种场景的仿真测试,能够模拟星地、星间通信链路,并支持典型网元和信道模型的测试,提供从物理层到应用层的全流程仿真能力。在硬件方面,平台配备卫星直连通用终端和电力边缘智能处理终端,满足电力量测数据的采集与传输需求,卫星直连通用终端集成了低轨卫星通信导航与地面数传技术,能够在区域中心建立地面网络与卫星网络的通信链路;电力边缘智能处理终端则采用高性能控制芯片与卫星+自组网的通信模式,具备智能算法筛选与数据滤噪功能,适用于无人机巡检和远程传感等复杂场景。此外,平台配备的GNSS多模卫星信号模拟器和北斗高精度协同定位设备,能够在复杂环境中提供厘米级精度的定位服务,保障电力巡检、设备定位和输电线路监控的稳定性。

  二、荣誉与成果

       研究团队在卫星互联网赋能新型电力系统应用、分布式控制与通信、典型灾害下配电系统灾变演化机理和风险防控措施、电网故障监测与自愈技术、应急电源系统控制等方面开展了大量研究,并取得了较多的创新型科研成果。在国内外知名学术刊物发表论文600余篇,授权专利100余项,研究成果获得国家科技进步奖(创新团队)1项,国家技术发明二等奖1项,国家科技进步二等奖2项,省部级一等奖12项。

  湖南大学空天科学与应用联合研究中心科普教育基地通过先进的实验设施、规范的管理制度和高水平的科研成果,成功构建了集科研、教育和科普为一体的综合性平台。未来,基地将进一步拓展科普教育的深度与广度,致力于打造全国一流的空天科学科普教育基地,为提升全民科学素养、推动我国空天科技事业的发展做出积极贡献。




(供稿:科普与培训部)