來源:人民網-人民日報
2017-02-10 08:01:02
衛星在太空中飛行時,并非一帆風順。中低軌道衛星會受到太空中稀薄的大氣、地球磁場以及太陽輻射等的影響,逐漸偏離運行軌道,甚至掉下來;高軌道衛星則會受到星球攝動(由于受到天體的影響在軌道上產生偏差)等影響引起軌道偏離。因此,航天工程師需要給衛星配備輕巧、靈活的“翅膀”——推進系統,來進行位置的保持。
推進系統包括傳統的化學推進系統、先進的電推進系統等。傳統的推進系統將壓縮氣體噴出或通過化學燃燒加熱燃燒產物噴出產生反沖推力,從而將衛星“推回”預定軌道。雖然衛星在太空中飛行時受到的干擾力很小,但時間一長,仍會產生很大的作用。為了讓衛星始終保持在預定軌道,其推進系統需要攜帶大量推進劑,使得衛星變得非常笨重。要將笨重的衛星運送到太空中,火箭需要花費更大的力氣。
有沒有辦法給衛星“瘦身”呢?當然有,那就是安裝高比沖的離子電推進系統。電推進系統消耗電能加熱電離推進劑并加速噴出產生推力,雖然它的推力很小,只有幾十到幾百毫牛,但是它的比沖很高。比沖是衡量發動機性能的一個重要參數,定義為單位推進劑的量所產生的沖量,比沖越高,代表糾正軌道所消耗的推進劑越少。電推進的比沖是傳統推進的幾倍甚至十幾倍,而離子電推進系統的比沖相比傳統化學推進系統更是要高至少一個量級。
配備了這種先進推進系統的衛星需要攜帶的推進劑大大減少。例如,歐洲通信衛星公司生產的Ka頻段通信衛星,如果使用化學推進,整個衛星包括燃料的重量將達到7000千克;而使用電推進,衛星的重量將會降低到4100千克,“瘦身”效果十分明顯。目前,高比沖、微小推力的離子電推進系統越來越多地被用在了執行衛星軌道南北位置保持、軌道維持等任務。
電推進具有推力小、比沖高、壽命長等優點,代表了未來推進技術的發展方向,世界各國的航天機構都在積極進行研發,我國更是走在了前列。近期,由蘭州空間技術物理研究所研制的LHT—100自勵磁霍爾電推進系統搭載實踐十七號衛星完成在軌試驗,標志著該所成為國際唯一一家同時開展離子電推進和霍爾電推進系統產品研制及在軌飛行試驗應用的單位,為后續我國在新型通信衛星、遙感衛星、科學試驗衛星等衛星上的應用積累了寶貴經驗。
沒有推進系統,衛星將不能在太空穩定飛行,從某種意義上說推進系統就是衛星的“翅膀”。諸如離子電推進系統、霍爾電推進系統和微小功率及高功率電推進系統等先進技術,如同一雙雙輕靈的“薄翼”,讓宇航探索事業展翅翱翔。
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