第04版:科技 PDF版下载

解放军报客户端

兵在掌上阅 亮剑弹指间

航天器电推进系统技术获进展


■兰顺正

1月17日,中国航天科技集团官方微信发布消息称,我国首款20千瓦大功率霍尔电推进器成功完成点火试验,点火时间累计8小时,点火次数超过30次。该推力器的成功研制,实现了我国霍尔电推进器推力从毫牛级向牛级跨越。试验过程中,推进器点火可靠,运行平稳,工作参数稳定,实测推力1牛,性能指标达到国际先进水平。

当前,各国航天器上主要采用化学推进系统。化学推进系统技术成熟、应用广泛,几乎占航天器推进系统总量的90%以上。不过,由于化学推进剂的能量密度低,使得推进系统需要携带大量推进剂才能满足发射要求,导致火箭体积庞大,发射成本高昂。化学推进剂能量密度低还使得火箭推力有限,无法满足深空探测任务需求。因此,各国一直在发展新型航天推进技术,其中就包括电推进系统技术。

电推进系统,又称电火箭发动机,是通过将太阳能转化为电能,再将电能转化为机械能,从而为航天器提供推力。与化学推进系统相比,电推进系统具有比冲高、寿命长、推力小等特点。比冲是单位质量的推进剂所产生的冲量,比冲越高,意味着航天器获得的推力越大,速度也越快。举例来说,一般情况下化学推进剂的比冲为2千米/秒至4千米/秒,氢氧推进剂的比冲为4千米/秒至4.5千米/秒,而电推进系统的比冲达到10千米/秒至100千米/秒。由于比冲高,近年来电推进系统越来越多地应用于深空探测器,有望成为其主要动力。此外,电推进系统没有化学推进系统的复杂设备,可腾出大量空间,使航天器携带更多有效载荷,从而延长航天器寿命。

不过,电推进系统的缺点是推力过小。目前采用电推进系统的航天器,推力大多停留在毫牛级,被戏称为仅能“推动一张纸”,如采用电推进器的日本“隼鸟2号”小行星探测器的推力仅为29.56毫牛、美国波音公司702卫星平台上使用的电推进器推力为165毫牛。因此,电推进系统目前主要用于航天器的姿态控制、轨道修正和轨道维持等对推力要求不高的任务,或用于执行星际探测任务的飞船和探测器等。霍尔电推进器作为电推进系统的一种,被公认为是卫星调整姿态首选推进装备。

据报道,近年来,中国在电推进技术领域取得不小进展。2015年,中国航天科技集团五院510所研制的首个星载离子电推进系统在地面寿命和可靠性试验中累计工作1.1万小时,可支持卫星在轨稳定运行15年。有评论认为,这标志着中国自主研制电推进系统达到国际先进水平。2016年,中国航天科技集团五院502所成功研制出中国首个磁聚焦霍尔推进器,较美俄同类产品性能提升20%以上。此次801所研制的霍尔推进器推力达到1牛,可为大型地球静止轨道卫星、中型/重型全电推平台、深空探测器、太空摆渡车等航天器的变轨飞行、在轨位保和姿态控制等任务提供动力支撑。

您的IE浏览器版本太低,请升级至IE8及以上版本或安装webkit内核浏览器。