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» 日前我國(guó)發(fā)射的實(shí)踐9號(hào)攜帶的衛(wèi)星上第一次使用了離子電推力技術(shù)，從此為我國(guó)的航天技術(shù)開啟了一扇新的大門。此前該種技術(shù)一直被美俄等航天強(qiáng)國(guó)所壟斷。而打破美俄技術(shù)壟斷，研制出這種國(guó)際領(lǐng)先推力系統(tǒng)的正是蘭州空間物理研究所(510)所的科研團(tuán)隊(duì)。 12月26日，記者采訪了該所的科研團(tuán)隊(duì)，了解了這種國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)的誕生過程。 40年堅(jiān)守電火箭技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平 在不久前，實(shí)踐9號(hào)A星攜帶的510所自主研制的離子電推進(jìn)系統(tǒng)首次點(diǎn)火成功，穩(wěn)定工作3分鐘，隨后又進(jìn)行了第二次點(diǎn)火，穩(wěn)定工作了近4分鐘，實(shí)踐九號(hào)A星離子電推進(jìn)系統(tǒng)飛行試驗(yàn)取得了開門紅。整個(gè)離子電推分系統(tǒng)包括1個(gè)推進(jìn)劑貯存模塊、1個(gè)調(diào)壓模塊、4個(gè)流量控制模塊、4臺(tái)離子電推進(jìn)器以及其他附屬設(shè)備，系統(tǒng)干重約140千克。單臺(tái)離子電推進(jìn)器額定推力40豪牛，比沖3000秒左右，工作壽命在10000至15000小時(shí)之間，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。這也是國(guó)內(nèi)第一次在衛(wèi)星上使用離子電推進(jìn)系統(tǒng)。 可是有誰(shuí)知道這次的成功讓510所的科研人員整整花費(fèi)了40年的時(shí)間。510所所長(zhǎng)張偉文告訴記者：“這兩次點(diǎn)火雖然只用了7分鐘的時(shí)間，可是為了這7分鐘的成功，我們卻花了40年來(lái)研究。這次電火箭在實(shí)踐9號(hào)上的20次點(diǎn)火把衛(wèi)星的軌道提高了324米，讓中國(guó)擁有了以往只有美國(guó)和俄羅斯等航天強(qiáng)國(guó)才有的技術(shù)�！睋�(jù)了解，510所是國(guó)內(nèi)最早開展電推進(jìn)技術(shù)研究的單位，早在1974年就開始研制離子電推力系統(tǒng)，到了1986年研制了80毫米汞離子電推進(jìn)，該成果于1987年獲得了國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，在當(dāng)時(shí)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，產(chǎn)品水平不弱于從上世紀(jì)50年代就開始從事此方面研究的美國(guó)�？蛇@反而成了離子電推進(jìn)系統(tǒng)由勝轉(zhuǎn)衰的時(shí)候。由于當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)的制約，以及美國(guó)也沒有開始應(yīng)用，國(guó)家相關(guān)部門決定不再?gòu)氖码x子電推進(jìn)系統(tǒng)的研究。而這一放就是十年。但是510所看好這項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展前途，并沒有解散這支科研隊(duì)伍，通過自籌資金一直維持著這支科研隊(duì)伍。并于1988年至1993年期間研制成功了90毫米氙離子電推進(jìn)系統(tǒng)。 張偉文說，直到1997年，美國(guó)的SPI衛(wèi)星上首次應(yīng)用了離子電推進(jìn)系統(tǒng)，在世界航天界引起轟動(dòng)。1999年國(guó)家相關(guān)部門開始對(duì)離子電推進(jìn)器進(jìn)行二次研究。這時(shí)的510所立刻投入到了研究之中，在1999年至2004年研制了200毫米離子電推進(jìn)系統(tǒng)原理樣機(jī)，主要性能達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。2004年至2007年完成了200毫米離子電推進(jìn)系統(tǒng)工程樣機(jī)研制，通過了環(huán)境條件鑒定試驗(yàn)。2007年至2012年為實(shí)踐九號(hào)衛(wèi)星研制了200毫米離子電推進(jìn)子系統(tǒng)，該衛(wèi)星已經(jīng)于今年10月發(fā)射并實(shí)現(xiàn)首次空間飛行試驗(yàn)(美國(guó)做到這一點(diǎn)用了8年時(shí)間，而510所只花了5年)，510所研制的離子電推力火箭作為這次空間試驗(yàn)的3個(gè)最主要的測(cè)試系統(tǒng)之一。此次離子電推力系統(tǒng)的成功應(yīng)用，對(duì)我國(guó)的航天事業(yè)來(lái)說是里程碑式的。 據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)開展離子電推進(jìn)技術(shù)研究的單位包括510所、801所、502所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、國(guó)防科大、上海交大等，其中，只有510所和801所屬于工程產(chǎn)品研制單位，其它只進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究，而能做出離子電推力系統(tǒng)的只有510所，并且突破了諸多電推進(jìn)技術(shù)，其中不少技術(shù)一直被美國(guó)長(zhǎng)期壟斷。 用電取代化學(xué)燃料實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的翻番 什么是離子電推進(jìn)系統(tǒng)？它與以往的用化學(xué)燃料的推進(jìn)器有什么差別呢？510所特種推進(jìn)室主任張?zhí)炱窖芯繂T告訴記者，所謂的離子電推進(jìn)系統(tǒng)就是通常所說的電火箭，屬于非常規(guī)推進(jìn)系統(tǒng)。是借助電能使工質(zhì)離解成為帶電粒子，再通過加速這種帶電粒子流來(lái)獲得推力。它的排氣速度很高，每秒可達(dá)幾十公里、幾百公里，甚至更高。最早的離子引擎于1960年左右由NASA的研究中心制成，但之后一直處于試驗(yàn)階段。直到1998年，探測(cè)彗星的深空1號(hào)才首次將離子引擎作為主力推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用在深空飛行中。 傳統(tǒng)的火箭是通過尾部噴出高速的氣體實(shí)現(xiàn)向前推進(jìn)的。離子推進(jìn)器也是采用同樣的噴氣式原理，但是它并不是采用燃料燃燒而排出熾熱的氣體，它所噴出的是一束帶電粒子或是離子。它所提供的推動(dòng)力或許相對(duì)較弱，但關(guān)鍵的是這種離子推進(jìn)器所需要的燃料要比普通火箭少得多。只要離子推進(jìn)器能夠長(zhǎng)期保持性能穩(wěn)定，它最終將能夠把太空飛船加速到更高的速度。 電推進(jìn)作為先進(jìn)的空間推進(jìn)技術(shù)，美國(guó)和前蘇聯(lián)一直都是這種先進(jìn)技術(shù)的壟斷者，直到近年來(lái)，相關(guān)技術(shù)才應(yīng)用到一些太空飛船上，比如日本的“隼鳥”太空探測(cè)器和歐洲的“智能1號(hào)”太空船等，而且技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益。 510所副所長(zhǎng)王潤(rùn)福說，電火箭除了定位精準(zhǔn)之外，而且可以大大減少衛(wèi)星和探測(cè)器上的化學(xué)燃料的攜帶量，節(jié)省下來(lái)大量空間攜帶更多的儀器，為國(guó)家?guī)��?lái)更大的經(jīng)濟(jì)利益。“我給你舉個(gè)例子，比如東方紅4號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)上有兩個(gè)1400升的化學(xué)儲(chǔ)劑箱，這里面的燃料主要是衛(wèi)星用來(lái)變軌的。而用了離子電推進(jìn)之后可以節(jié)省燃料80%以上，同時(shí)，衛(wèi)星的自身重量也大大降低，現(xiàn)在一顆通訊衛(wèi)星大概重量是4.8噸，用了這種技術(shù)自身重量就減為了1.8噸。那么空出來(lái)的空間就可以把它利用起來(lái)，比如現(xiàn)在星上只有56臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)器，節(jié)省下來(lái)的空間我們就可以把它增加到100臺(tái)，一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器產(chǎn)生的價(jià)值大約是100萬(wàn)美元。也就是說以后一顆用離子電推進(jìn)系統(tǒng)的衛(wèi)星，上面的科學(xué)儀器是現(xiàn)在的兩倍�！� 未來(lái)深空探測(cè)離子電推進(jìn)系統(tǒng)是必選項(xiàng) 也許有人會(huì)問，我國(guó)多少年來(lái)火箭和衛(wèi)星一直動(dòng)用化學(xué)燃料推進(jìn)，改成離子電推進(jìn)有必要嗎？記者也帶著這個(gè)疑問咨詢了離子電推力器系統(tǒng)的副指揮于安民，他告訴記者，這不但完全有必要，而且我國(guó)的航天器要想在未來(lái)的太空有一席之地，在衛(wèi)星上運(yùn)用離子電推力器是勢(shì)在必行的。 進(jìn)入21世紀(jì)后，考察一個(gè)國(guó)家的航天航空能力不僅僅是能否探月、是否有空間站，而是能否開展對(duì)火星以遠(yuǎn)深空探測(cè)應(yīng)用。王潤(rùn)福告訴記者，要想搞好深空探測(cè)，離子電推進(jìn)系統(tǒng)是必選項(xiàng)。我國(guó)深空探測(cè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃中包括了采樣返回、木星探測(cè)和庫(kù)伯帶小行星探測(cè)任務(wù)。在現(xiàn)有運(yùn)載條件下依靠化學(xué)能火箭，完成這些深空探測(cè)任務(wù)幾乎是不可能的。首先，深空探測(cè)距離很長(zhǎng)，因此如果用化學(xué)染料，火箭和衛(wèi)星上大部份的位置將會(huì)被燃料所占據(jù)，那么相應(yīng)的科學(xué)探測(cè)儀器將會(huì)減少很多，而且化學(xué)燃料成本也非常高。而在使用離子電推進(jìn)系統(tǒng)之后，因?yàn)樗�的比沖是化學(xué)燃料的10倍，且需要的工作介質(zhì)少，因此它能在太空無(wú)重力狀態(tài)下連續(xù)工作幾年時(shí)間。NASA計(jì)算過運(yùn)用離子電推力的探測(cè)器到達(dá)土星的飛行時(shí)間只需要3年，而傳統(tǒng)航天器則要花費(fèi)7年的時(shí)間。少帶了燃料就可以多帶科學(xué)儀器，從而避免了后期再運(yùn)送儀器或燃料等產(chǎn)生的花費(fèi)。同時(shí)，用化學(xué)染料推進(jìn)的航天器需要選擇合適的發(fā)射窗口，而離子電推進(jìn)則不需要。此外，張偉文向記者透露，510所的LIPS-200+離子電推進(jìn)系統(tǒng)不久將應(yīng)用于我國(guó)首次小行星探測(cè)航天器，完成主推進(jìn)任務(wù)，我國(guó)未來(lái)的東方紅3B、4號(hào)、5號(hào)、7號(hào)等通訊衛(wèi)星上都將使用該推進(jìn)器，2020年將要應(yīng)用的空間站上也將使用4臺(tái)離子電推力系統(tǒng)，這也是我國(guó)空間站與美俄空間站相比的創(chuàng)新之處。動(dòng)力來(lái)源還是燒水么確定不是曲率驅(qū)動(dòng) Post by 那個(gè)懲戒騎 (2012-12-27 23:38) 看了下發(fā)現(xiàn)還是屬于有工質(zhì)的什么時(shí)候才有無(wú)工質(zhì)的 動(dòng)力來(lái)源還是燒水么 又打破美俄等國(guó)的壟斷了？- -這是三體的節(jié)奏。。。無(wú)工質(zhì)來(lái)了 動(dòng)力來(lái)源還是燒水么 又打破美俄等國(guó)的壟斷了？啊，怎么了？