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電火箭,開啟小而美的傳奇

2016年02月27日 17:49 | 來源:人民網(wǎng)
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在不久前揭曉的2015全球十大航天新聞中,“世界首批全電推進(jìn)商業(yè)通信衛(wèi)星進(jìn)入太空”位列其中。由美國制造的世界首批全電推進(jìn)商業(yè)通信衛(wèi)星——亞洲廣播衛(wèi)星—3A和歐洲通信衛(wèi)星—115西B去年初成功發(fā)射,被認(rèn)為是全電推進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)成熟應(yīng)用的標(biāo)志。那么,什么是全電推進(jìn)?它對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的發(fā)展到底有多大魔力呢?

所謂全電推進(jìn),是指地球靜止軌道衛(wèi)星在星箭分離后,使用電推進(jìn)系統(tǒng),從而取代傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)來完成軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)、進(jìn)入工作軌道,并且入軌后的位置保持任務(wù)也完全由電推進(jìn)系統(tǒng)來執(zhí)行。

目前,星箭分離后的衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移以及在軌位置的保持,大都使用化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)來完成。化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)的原理是通過推進(jìn)劑催化反應(yīng)或氧化劑燃燒劑反應(yīng)產(chǎn)生高溫,將推進(jìn)劑加熱后噴出產(chǎn)生推力。電推進(jìn)系統(tǒng)則用電能加熱或電離推進(jìn)劑,使其加速噴射產(chǎn)生推力。也就是說,這是一種把外部電能轉(zhuǎn)換為推進(jìn)劑噴射動(dòng)能的火箭,所以又稱電火箭。

全電推進(jìn)系統(tǒng)是目前世界最先進(jìn)的空間推進(jìn)技術(shù)。雖然化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)和電推進(jìn)系統(tǒng)都要消耗推進(jìn)劑,但這兩種推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)劑消耗量區(qū)別很大,兩者的效率差高達(dá)10倍。電推進(jìn)系統(tǒng)具有比沖高、效率高、省燃料、振動(dòng)小、成本低、壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn),可顯著降低發(fā)射質(zhì)量,從而大幅降低發(fā)射成本,大大增加衛(wèi)星的有效載荷量,或者可以大大增加推進(jìn)劑的攜帶量,從而延長衛(wèi)星的使用壽命。也就是說,“小身材”的電火箭,性能卻很高。

在電火箭具備的諸多優(yōu)點(diǎn)中,特別值得一提的是降低衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量這一條。提高有效載荷比,一直是大型靜止軌道衛(wèi)星研制追求的目標(biāo)。目前,大多數(shù)衛(wèi)星是用化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行軌道轉(zhuǎn)移和在軌位置保持的,這種系統(tǒng)的質(zhì)量占靜止軌道衛(wèi)星的干重比約為40%。因此,如果能降低推進(jìn)系統(tǒng)質(zhì)量,堪稱實(shí)用價(jià)值巨大,會(huì)影響未來衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

電推進(jìn)系統(tǒng)是一種全新的發(fā)展思路,有望進(jìn)一步激發(fā)全球衛(wèi)星制造業(yè)降低研制成本的競爭,將對(duì)未來通信衛(wèi)星的制造和技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)生重要影響。目前存在的不足之處,就是推力小、耗電多,所以衛(wèi)星用電推進(jìn)系統(tǒng)可支持對(duì)姿態(tài)精度要求較高的有效載荷,但它用于變軌時(shí)所需要的時(shí)間較長,在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮衛(wèi)星的供電能力。

總之,電推進(jìn)系統(tǒng)可廣泛用于地球靜止軌道衛(wèi)星位置保持和軌道轉(zhuǎn)移、空間探測器和載人深空探測的主推進(jìn)、低軌衛(wèi)星的軌道維持等許多方面。目前,電推進(jìn)系統(tǒng)的電能是由太陽能經(jīng)轉(zhuǎn)換裝置獲得的,所以功率有限,未來有望由核能提供,從而研制出大功率的電推進(jìn)系統(tǒng),用于打造核動(dòng)力載人火星飛船,從而大大縮短飛往火星的時(shí)間。


編輯:劉文俊

關(guān)鍵詞:電火箭 “世界首批全電推進(jìn)商業(yè)通信衛(wèi)星進(jìn)入太空”

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