空间站电磁对接的模型实验分析与创意设计
提交：2026-01-21录用：2026-04-09
少年创新探索, 2026, 3(2); https://doi.org/10.58244/jie.263866
摘要：受到天宫课堂影响，为验证电磁铁用于空间站对接的可行性，对比钕磁铁与电磁铁在不同矩阵形式及电流条件下的磁力性能，搭建模拟对接平台，分别测试钕磁铁和电磁铁在多种矩阵下的距离与磁力关系，并测试电磁铁在184 mA、231 mA、268 mA三种电流条件下的电磁力变化。结果表明，二对二并联矩阵产生的磁力最大、有效距离最长（钕磁铁5.69 N、16.05 cm；电磁铁2.64 N【更多...】
关键词：电磁对接；电磁力；矩阵形式；电流调控；空间站对接
关键词： 电磁对接；电磁力；矩阵形式；电流调控；空间站对接
摘要
摘 要：
摘要：受到天宫课堂影响，为验证电磁铁用于空间站对接的可行性，对比钕磁铁与电磁铁在不同矩阵形式及电流条件下的磁力性能，搭建模拟对接平台，分别测试钕磁铁和电磁铁在多种矩阵下的距离与磁力关系，并测试电磁铁在184 mA、231 mA、268 mA三种电流条件下的电磁力变化。结果表明，二对二并联矩阵产生的磁力最大、有效距离最长（钕磁铁5.69 N、16.05 cm；电磁铁2.64 N、5.07 cm）；环状矩阵性能略低于二对二但差距不大（电磁铁环状2.35 N、4.71 cm）；电流增大可显著提高电磁铁最大磁力（184 mA→0.34 N，268 mA→2.36 N）；所有条件下电磁力均随距离增大而减小，存在临界点。电磁铁可控性优于钕磁铁，通过优化矩阵形式和电流调节可实现对接速度控制与刹车，本研究初步验证了空间站电磁对接的可行性。
关键词：电磁对接；电磁力；矩阵形式；电流调控；空间站对接
Abstract:
Inspired by the Tiangong classroom program, to verify the feasibility of using electromagnets for space station docking, the magnetic performance of neodymium magnets and electromagnets under different matrix configurations and current conditions was compared. A simulated docking platform was built to test the distance-magnetic force relationship of neodymium magnets and electromagnets under various matrices, and the electromagnetic force variation of electromagnets under three current conditions (184 mA, 231 mA, 268 mA) was measured. The results show that the two-to-two parallel matrix produces the largest magnetic force and the longest effective distance (neodymium magnet: 5.69 N, 16.05 cm; electromagnet: 2.64 N, 5.07 cm). The performance of the annular matrix is slightly lower than that of the two-to-two matrix, but the difference is not significant (electromagnet annular: 2.35 N, 4.71 cm). Increasing the current significantly increases the maximum electromagnetic force of the electromagnet (184 mA → 0.34 N, 268 mA → 2.36 N). Under all conditions, the electromagnetic force decreases with increasing distance, and there exists a critical point. The controllability of electromagnets is superior to that of neodymium magnets. By optimizing the matrix configuration and current regulation, docking speed control and braking can be achieved. This study preliminarily verifies the feasibility of electromagnetic docking for space stations.
Keywords: Electromagnetic docking; Electromagnetic force; Matrix configuration; Current regulation; Space station docking
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正文
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参考文献
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