中國霍爾推進器與星際航行_風聞
钛金士-2020-01-19 16:04
中國航天科技集團六院801所取得重大航天技術突破,中國首款20千瓦大功率霍爾推力器成功完成點火試驗,實現中國霍爾電推力器推力從毫牛級向牛級的跨越。性能指標達到國際先進水平。
該推力器在設計中採用空心陰極中置、磁屏蔽長壽命等新技術;研製中先後攻克大電流空心陰極、輕質小型化加速器、高效熱管理、高壓大功率穩定放電等關鍵技術,具有推力大、比衝高、工作壽命長、可靠性高等特點,可為大型GEO(地球靜止軌道)衞星、中型/重型全電推平台、深空探測器、地球軌道空間運輸平台、太空擺渡車等航天器的軌道機動轉移,在軌位保和姿態控制等任務提供高效動力支撐。
什麼是霍爾推力器?
霍爾推力器是一種先進的電推進裝置,被廣泛應用於太空計劃中,可以將從外部獲得的電能轉化成動能的裝置。
與一般的火箭發動機相比,它利用從太陽能帆板獲取的能源,它的出現是一場技術革命。
以前,衞星的動力只能通過燃燒化學推進劑燃料,是化學能轉化成動能。在星際航行時,化學燃料無法得到補充,自然就沒有辦法持久的給衞星提供動能,失去動能,衞星也就沒有辦法再進行星際航行。
如果要完成長距星際航行,霍爾推力器是必不可少的裝置。
中國此次創下的成果,之前僅美、俄、歐擁有。
單次8小時連續點火、20次開關機試驗、50小時在軌點火的考核成績,比美俄歐掌握的同級霍爾推進器性能更優秀,高出至少20%,意味着中國航天在航空器新一代動力領域實現“彎道超車”在未來的太空探測中國更具優勢,“東五”平台、火星探測器的升空都能用上該款霍爾推力器。
實現我國霍爾電推力器推力,從毫牛級向牛級的跨越。
所謂的“毫牛”和“牛”都是力的單位,一牛等於一千毫牛,類比起來和米與毫米的換算一樣。
有了這個霍爾推力器,之後再介紹我國的推力器產品,不能再説推力是多少毫牛,而得説是多少牛。
俄羅斯航空專家曾表示,霍爾推力器的全面應用,將改變現有的太空規則,人類深空遠航探測的進程將大大縮減。
實際上,多年前中國航天就開始電推力技術的研發,取得豐碩的成果。
2014年中國航天科技集團五院502所研發的磁聚焦霍爾推力器圓滿完成性能測試,具有小羽流發散角、高比衝、高效率的特點,關鍵性能指標達國際一流水平,當時美國和俄羅斯還在着重研發離子推力器,難度更高的霍爾推力器一籌莫展。
2015年,航天科技六院801所在80mN霍爾推力器的空心陰極長壽命試驗中突破18000小時,累計點火15000次,遠超7500小時、累計點火8000次的典型任務指標要求。該所的成果使我國成為繼俄、美、歐之後第四個掌握霍爾電推進技術的國家。
2016年,航天科技五院502所研製的磁聚焦霍爾電推進系統,在“實踐十七號”衞星上完成全部在軌飛行驗證工作,這是世界上第一套完成在軌飛行驗證的磁聚焦霍爾電推進系統。
中國在軌驗證的電推進系統為第二代磁聚焦霍爾推進技術,其推力密度高、結構簡單、可靠度高。經在軌性能標定該產品比衝較國際上同功率霍爾電推力器高出近20%,性能指標達到該類推力器的最高水平,標誌着中國已自主研製第二代更高性能霍爾電推進系統。
前段時間萬眾矚目的“實踐二十號”衞星,所採用的推力器就是中國航天科技集團五院510所研發的LIP300電推進裝置。
目前510所已經研製涵蓋1瓦到100千瓦的系列化電推進產品,同時掌握離子電推進和霍爾電推進兩項技術。反觀美國,從此前公開的數據看,其霍爾推力器功率僅達10千瓦左右。
中國霍爾電推力器具有推力大、比衝高、工作壽命長、可靠性高等特點,可以為大型地球靜止軌道衞星、中型或重型全電推平台、深空探測器、地球軌道空間運輸平台、太空擺渡車等航天器的軌道機動轉移,在軌位保和姿態控制等任務提供高效動力支撐。
這款霍爾電推力器的研發,證明中國的總體科技水平是超過日本的。