底边舱等转矩法凯发k8旗舰厅LAI再来就送38地理坐标系底栖拖网装置低磁钢底舱地理纬度底栖拖网绞车地基整体稳定性冲天而起、精准入轨、交会对接形成组合体、航天员进入核心舱进行太空作业和空间实验,神舟十二号飞行任务实施可谓行云流水、一气呵成,让密切关注的国人荡气回肠,自豪之情油然而生。神舟十二号搭载3名宇航员首次进入空间站核心舱,时隔4年多,中国宇航员又一次挺进苍穹并拉开长期驻留太空的序幕凯发k8旗舰厅LAI再来就送38。
随着后续航天任务密集实施凯发k8旗舰厅LAI再来就送38,中国“天宫”呼之欲出。作为新时代的航天“宠儿”,“天宫”集现代科技之大成,应用了一批当今先进的科技成果,而电推进无疑是其中最值得称道的科技之一。“天宫”核心舱配置了4台霍尔电推进发动机,这是人类载人航天器上首次使用电推进。中国“天宫”悄然间掀起了一场太空动力变革。
化学动力是太空飞行的传统动力,通过燃烧化学推进剂,向后抛射物质,获得动力。实际上,运载火箭在起飞上升段采用的也是这种传统化学动力方式,为了克服地球引力,将航天器托举入轨,火箭必须加载大量的化学推进剂,通过短时间内剧烈燃烧,释放大量能量,使飞行达到发射所需要的速度,把航天器送入预定轨道。进入太空后,航天器进行维持轨道、变轨或者调整姿态等,继续需要动力,传统上动力来源于自身携带的化学燃料或者在轨补加的燃料凯发k8旗舰厅LAI再来就送38。
运载火箭通常个头高大,矗立在发射台上显得巍峨挺拔,长征五号这样的重型火箭更是如此。作为目前中国航天最强的“大力士”,长征五号近地轨道运载能力达25吨、地球同步轨道运载能力为14吨,然而它的中芯级直径达5米,总长度近57米,起飞重量在859-879吨之间,可谓庞然大物,而化学燃料占据箭体空间和重量很大比例。在轨飞行航天器通常依赖携带的化学燃料维持运转,携带化学燃料量在很大程度上决定了航天器的寿命。除了化学燃料,人类一直在积极寻找替代性空间动力来源,以使航天发射和航天器在轨运行更高效、更经济。通过不懈努力探索和不断改进,空间电推进技术被开发出来并不断演进,向着工程化、实战化方向加速发展。
据上海空间推进研究所副总师康小录介绍,比冲高是电推进的一大优势。作为单位推进剂所产生的冲量,比冲是评价火箭推进剂性能的技术参数,比冲越高,相同条件下推进剂能够产生的速度增量越大。电推进系统具有的比冲较化学剂推进大大提高,以电推进取代化学动力意味着大幅减少航天器携带的燃料量,可省去复杂的储罐、管道、发动机燃烧室、喷管、相应冷却机构等。同时,电推力虽小但推力精确、可调,能给航天器带来质量、寿命、经济等增益,提升任务执行能力,扩展空间任务范围等。
据上海空间推进研究所研究员杭观荣介绍,中国空间电推技术研究起步于上世纪60年代,经历理论探索、工程研制、飞行试验和工程应用等阶段。几十年来,中国科学家积极投身空间电推进科研事业,大步追赶国际先进水平,取得重大突破并将其率先应用于载人航天领域,即将成就特色鲜明的中国天宫空间站。
杭观荣认为,中国空间电推研究取得了多项标志性成就。具体来说,上世纪80年代,中国航天科技集团五院510所研制的LIPS-80离子推力器获得1987年国家科技进步奖一等奖。“十五”期间,航天科技集团六院801所完成了霍尔电推进系统的工程化样机并于2012-2013年间成功进行了中国首次空间在轨电推进飞行试验,相关技术指标与国际同类产品具有同等水平。
2020年1月,中国航天科技集团发布消息称,我国首款20千瓦大功率霍尔电推进器成功完成点火试验,标志着中国霍尔电推进器推力从毫牛级实现向牛级跨越,性能达到国际先进水平。今年4月29日,随着空间站天和核心舱发射入轨,中国空间电推应用实现新突破。据了解,核心舱配备了4台霍尔电推进器,它们可以从核心舱宽大的太阳能翼获得充足的电能,根据需要,适时启动并可长期运行,将对空间站轨道维持和安全平稳飞行起到重要作用,可大大降低天宫空间站的燃料消耗。
空间电推进从提出至今已有100多年了。20世纪初,现代宇宙航行学奠基者、俄国人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基在一篇论文中提出空间电推进概念,他在随后的论文中进一步指出,通过电可以产生强有力的氦离子流,用于驱动宇宙飞船。在其后不久,液体火箭发明者、美国人罗伯特·戈达德制造出可产生“带电粒子”设备并获得了“产生带电气体射流的方式方法”发明专利。随后,世界多国科学家展开了长期研究,旨在研发高效的空间电推进系统并付诸应用。
康小录表示,上世纪80、90年代,空间电推方式在美苏得到一定应用。一些卫星平台以电推进来执行位置保持任务。比如,1982年,苏联一款电推进系统成功应用于一颗卫星位置保持。新世纪,空间电推进应用继续拓展,2001年凯发k8旗舰厅LAI再来就送38,欧洲发射的“阿特米斯”卫星最终依靠电推进入预定轨道。2003年,欧洲依靠电推进实施了月球探测任务。同年,日本发射“隼鸟号”小行星探测器,在最后阶段,使用电推完成任务并返回。
值得注意的是,长期以来,空间电推进系统产生的推力很有限,停留在毫牛级,被戏称仅能“推动一张纸”。比如,日本“隼鸟号”小行星探测器使用的电推进器的推力不到30毫牛,美国波音公司702卫星平台上使用的电推进器推力为165毫牛。空间电推进系统主要用于航天器的姿态控制、轨道修正和轨道维持等对推力要求不高的任务。
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