赶超美俄!中国研制出首款牛级“电火箭”,卫星机动能力获得突破

2020-01-20 17:23:04 作者: 赶超美俄!中

在人类利用和探索太空的过程中,霍尔推力器被公认是卫星调整姿态首选推进装备,而电推进系统本身又是火箭的一种,有一个通俗的名字叫“电火箭 ”。与通过燃烧化学推进剂燃料获得动能的火箭不同,霍尔推力器通过将电子约束在磁场中,并利用加速阳离子来获得推力,拥有结构简单、高比冲、高效率等优点,这项技术一直是美国、俄罗斯和欧洲航天技术的优势所在。1月17日,航天科技集团通过官方微博发布的消息称,中国已经研制出了首款牛级霍尔推力器,实现了霍尔电推力器从毫牛级向牛级的重大跨越。

据悉,由航天科技集团六院研制的中国首款20千瓦大功率霍尔推力器圆满完成了点火试验,点火累计时长达8个小时,点火次数超过了30次。该推力器的实测推力1牛,比冲达3068秒,效率大于70%,性能指标达到了国际先进水平。

据介绍,中国在这款牛级推力霍尔推器的设计中采用了空心阴级中置、磁屏蔽长寿命等新技术,推进器具有推力大、比冲高、可靠性高和工作寿命长的优点。未来可以广泛应用于大型地球静止轨道卫星、深空探测器、大型全电推进平台、地球轨道空间运输平台和太空摆渡车等平台,成为理想的动力。

霍尔推力器与传统的化学火箭相比在能源消息量方面差距很大,同样的宇航任务,使用霍尔推器器需要消耗的推进剂只有化学火箭的1/10。第二个优势是可以通过太阳能帆板获得取之不尽的能源,目前各国发展的“电火箭”主要还是利用太阳能,也可以叫“太阳能电火箭”。当然,如果要获得推力更大的霍尔推器,最好的选择还是使用推进剂,常用的推进剂包括氢、氮、氩等,最理想化的是通过可控核聚变来给航天器提供能源,然后再利用霍尔推力器来实际星际航行。

中国航天人多年来一直在霍尔推力器方面加强攻关。早在2016年,中国航天科技集团五院502所就研制出了首个磁聚集霍尔推进器。相较美俄同类产品,在比冲、效率等性能指标方面提升了20%以上。此次中国实现电火箭推力实现牛级的突破,进一步完成了对美俄欧在技术上的赶超,并为未来发展更大推力的电火箭打下了基础。

目前电火箭最大的缺点就是推力过小,因此只能使用化学火箭把航天器从地面发射到太空。然后再利用电火箭实现航天器的姿态控制、位置保持、变轨和星际航行等任务。随着中国电火箭技术的进步,未来发展高轨道通信卫星的重量就可以大大下降,原来一颗5吨重的高轨卫星其中3吨是化学燃料,使用电火箭推动可以让卫星减量2.5吨。当然,如果使用同样多的化学燃料,使用电火箭的高轨道卫星的机动能力将会获得大大提升。

中国更长远的规划是开发地月空间的经济,需要研制地球轨道空间运输平台和太空摆渡车,同样也离不开电火箭技术的进步。