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Military版 - 兰州科研人员研制出国际领先航天器离子电推进系统
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TG首台200毫米离子电推系统持续工作超万小时嫦娥三号年底携“独门武器”飞天 “落月”将实现多项首次探测   据新华社北京9月4日电 (吴晶晶、吴天祎)承担我国探月工程第二步“落月”任务的嫦娥三号探测器将于今年年底择机发射。记者从4日举行的首
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话题: 离子话题: 推进话题: 系统话题: 510话题: 燃料
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d********a
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兰州科研人员研制出国际领先航天器离子电推进系统
日 前我国发射的实践9号携带的卫星上第一次使用了离子电推力技术,从此为我国的航
天技术开启了一扇新的大门。此前该种技术一直被美俄等航天强国所垄断。而打 破美
俄技术垄断,研制出这种国际领先推力系统的正是兰州空间物理研究所(510)所的科
研团队。12月26日,记者采访了该所的科研团队,了解了这种国际 领先技术的诞生过
程。
40年坚守电火箭技术达到国际先进水平
在不久前,实践9号A星携带的510所自主研制的离子电推进 系统首次点火成功,稳定工
作3分钟,随后又进行了第二次点火,稳定工作了近4分钟,实践九号A星离子电推进系
统飞行试验取得了开门红。整个离子电推分系统 包括1个推进剂贮存模块、1个调压模
块、4个流量控制模块、4台离子电推进器以及其他附属设备,系统干重约140千克。单
台离子电推进器额定推力40豪 牛,比冲3000秒左右,工作寿命在10000至15000小时之
间,达到了国际先进水平。这也是国内第一次在卫星上使用离子电推进系统。
可 是有谁知道这次的成功让510所的科研人员整整花费了40年的时间。510所所长张伟
文告诉记者:“这两次点火虽然只用了7分钟的时间,可是为了这7分钟 的成功,我们
却花了40年来研究。这次电火箭在实践9号上的20次点火把卫星的轨道提高了324米,让
中国拥有了以往只有美国和俄罗斯等航天强国才有的技 术。”据了解,510所是国内最
早开展电推进技术研究的单位,早在1974年就开始研制离子电推力系统,到了1986年研
制了80毫米汞离子电推进,该成 果于1987年获得了国家科技进步一等奖,在当时达到
了国际领先水平,产品水平不弱于从上世纪50年代就开始从事此方面研究的美国。可这
反而成了离子电推 进系统由胜转衰的时候。由于当时科学技术的制约,以及美国也没
有开始应用,国家相关部门决定不再从事离子电推进系统的研究。而这一放就是十年。
但是510 所看好这项技术在未来的发展前途,并没有解散这支科研队伍,通过自筹资金
一直维持着这支科研队伍。并于1988年至1993年期间研制成功了90毫米氙离 子电推进
系统
张伟文说,直到1997年,美国的SPI卫星上首次应用了离子电推进系统,在世界航天界
引起轰动。1999年国家相关部门开始对离子 电推进器进行二次研究。这时的510所立刻
投入到了研究之中,在1999年至2004年研制了200毫米离子电推进系统原理样机,主要
性能达到国外同类产 品水平。2004年至2007年完成了200毫米离子电推进系统工程样机
研制,通过了环境条件鉴定试验。2007年至2012年为实践九号卫星研制了 200毫米离子
电推进子系统,该卫星已经于今年10月发射并实现首次空间飞行试验(美国做到这一点
用了8年时间,而510所只花了5年),510所研制的 离子电推力火箭作为这次空间试验
的3个最主要的测试系统之一。此次离子电推力系统的成功应用,对我国的航天事业来
说是里程碑式的。
据了 解,目前国内开展离子电推进技术研究的单位包括510所、801所、502所、哈尔滨
工业大学、西北工业大学、北京航空航天大学、国防科大、上海交大等, 其中,只有
510所和801所属于工程产品研制单位,其它只进行相关技术研究,而能做出离子电推力
系统的只有510所,并且突破了诸多电推进技术,其中不 少技术一直被美国长期垄断。
用电取代化学燃料实现经济利益的翻番
什么是离子电推进系统?它与以往的用化学燃料的推进器有 什么差别呢?510所特种推
进室主任张天平研究员告诉记者,所谓的离子电推进系统就是通常所说的电火箭,属于
非常规推进系统。是借助电能使工质离解成为带 电粒子,再通过加速这种带电粒子流
来获得推力。它的排气速度很高,每秒可达几十公里、几百公里,甚至更高。最早的离
子引擎于1960年左右由NASA的研 究中心制成,但之后一直处于试验阶段。直到1998年
,探测彗星的深空1号才首次将离子引擎作为主力推进系统应用在深空飞行中。
传统的火 箭是通过尾部喷出高速的气体实现向前推进的。离子推进器也是采用同样的
喷气式原理,但是它并不是采用燃料燃烧而排出炽热的气体,它所喷出的是一束带电粒
子 或是离子。它所提供的推动力或许相对较弱,但关键的是这种离子推进器所需要的
燃料要比普通火箭少得多。只要离子推进器能够长期保持性能稳定,它最终将能够 把
太空飞船加速到更高的速度
电推进作为先进的空间推进技术,美国和前苏联一直都是这种先进技术的垄断者,直到
近年来,相关技术才应用到一些太空飞船上,比如日本的“隼鸟”太空探测器和欧洲的
“智能1号”太空船等,而且技术已经取得了很大的进步和经济效益。
510 所副所长王润福说,电火箭除了定位精准之外,而且可以大大减少卫星和探测器上
的化学燃料的携带量,节省下来大量空间携带更多的仪器,为国家带来更大的经济 利
益。“我给你举个例子,比如东方红4号卫星平台上有两个1400升的化学储剂箱,这里
面的燃料主要是卫星用来变轨的。而用了离子电推进之后可以节省燃料 80%以上,同时
,卫星的自身重量也大大降低,现在一颗通讯卫星大概重量是4.8吨,用了这种技术自
身重量就减为了1.8吨。那么空出来的空间就可以把它 利用起来,比如现在星上只有56
台转发器,节省下来的空间我们就可以把它增加到100台,一个转发器产生的价值大约
是100万美元。也就是说以后一颗用离 子电推进系统的卫星,上面的科学仪器是现在的
两倍。”
未来深空探测离子电推进系统是必选项
也许有人会问,我国多少年来火箭和卫星一直动用化学燃料推进,改成离子电推进有必
要吗?记者也带着这个疑问咨询了离子电推力器系统的副指挥于安民,他告诉记者,这
不但完全有必要,而且我国的航天器要想在未来的太空有一席之地,在卫星上运用离子
电推力器是势在必行的。
进 入21世纪后,考察一个国家的航天航空能力不仅仅是能否探月、是否有空间站,而
是能否开展对火星以远深空探测应用。王润福告诉记者,要想搞好深空探测,离 子电
推进系统是必选项。我国深空探测长远发展规划中包括了采样返回、木星探测和库伯带
小行星探测任务。在现有运载条件下依靠化学能火箭,完成这些深空探测 任务几乎是
不可能的。首先,深空探测距离很长,因此如果用化学染料,火箭和卫星上大部份的位
置将会被燃料所占据,那么相应的科学探测仪器将会减少很多,而 且化学燃料成本也
非常高。而在使用离子电推进系统之后,因为它的比冲是化学燃料的10倍,且需要的工
作介质少,因此它能在太空无重力状态下连续工作几年时 间。NASA计算过运用离子电
推力的探测器到达土星的飞行时间只需要3年,而传统航天器则要花费7年的时间。少带
了燃料就可以多带科学仪器,从而避免了后 期再运送仪器或燃料等产生的花费。同时
,用化学染料推进的航天器需要选择合适的发射窗口,而离子电推进则不需要。此外,
张伟文向记者透露,510所的 LIPS-200+离子电推进系统不久将应用于我国首次小行星
探测航天器,完成主推进任务,我国未来的东方红3B、4号、5号、7号等通讯卫星上都
将使用 该推进器,2020年将要应用的空间站上也将使用4台离子电推力系统,这也是我
国空间站与美俄空间站相比的创新之处。
o****d
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2
五院510的,那个项目原计划是80年代中期搞出来,可惜矮帝上台废了军工,以至于90
年代中期以后才又开始重新上马,等积累的和80年代差不多的时候就到了2000年以后。

【在 d********a 的大作中提到】
: 兰州科研人员研制出国际领先航天器离子电推进系统
: 日 前我国发射的实践9号携带的卫星上第一次使用了离子电推力技术,从此为我国的航
: 天技术开启了一扇新的大门。此前该种技术一直被美俄等航天强国所垄断。而打 破美
: 俄技术垄断,研制出这种国际领先推力系统的正是兰州空间物理研究所(510)所的科
: 研团队。12月26日,记者采访了该所的科研团队,了解了这种国际 领先技术的诞生过
: 程。
: 40年坚守电火箭技术达到国际先进水平
: 在不久前,实践9号A星携带的510所自主研制的离子电推进 系统首次点火成功,稳定工
: 作3分钟,随后又进行了第二次点火,稳定工作了近4分钟,实践九号A星离子电推进系
: 统飞行试验取得了开门红。整个离子电推分系统 包括1个推进剂贮存模块、1个调压模

r********n
发帖数: 7441
3
电离需要的持续稳定的电力供应从哪里来?核电池?
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