“氙氣”未來航天的主要?jiǎng)恿?/h4>
2013年4月,經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn),東方紅三號(hào)B平臺(tái)高軌技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星工程正式立項(xiàng),并命名為實(shí)踐十三號(hào)衛(wèi)星工程。(我國首臺(tái)空間用氙離子電推進(jìn)系統(tǒng)于2012年11月~2014年2月曾在我國實(shí)踐九號(hào)A衛(wèi)星上開展了首次在軌飛行試驗(yàn))“作為我國首顆電推進(jìn)工程化應(yīng)用的衛(wèi)星,實(shí)踐十三號(hào)衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)選用氙離子推力器,無需消耗化學(xué)推進(jìn)劑便可完成15年壽命期內(nèi)的南北位置保持任務(wù)!眹揽乒ぞ窒到y(tǒng)工程司副司長趙堅(jiān)說,推進(jìn)系統(tǒng)之于衛(wèi)星,就如同發(fā)動(dòng)機(jī)之于汽車,衛(wèi)星想要在諸多因素干擾下穩(wěn)定運(yùn)行在預(yù)設(shè)軌道中,必須依靠推進(jìn)系統(tǒng)提供動(dòng)力。以往大多數(shù)衛(wèi)星都是利用化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行位置保持,而攜帶大量化學(xué)推進(jìn)劑不僅限制了衛(wèi)星的性能,更增加了運(yùn)載火箭的負(fù)荷。
單位推進(jìn)劑量產(chǎn)生的沖量叫做比沖,比沖是衡量火箭燃燒效率的指標(biāo),比沖值越高,消耗同樣質(zhì)量的燃料,產(chǎn)生的沖量越大(即火箭能獲得更多的加速)。而配備離子電推進(jìn)系統(tǒng)的實(shí)踐十三號(hào)正具備了高比沖的特點(diǎn),這大大減少了其推進(jìn)劑的攜帶量。“之前一顆衛(wèi)星需要帶3噸左右的化學(xué)推進(jìn)劑,占總重量的60%,十分笨拙,其中南北位置保持所需的推進(jìn)劑超過600公斤,而使用電推進(jìn)的實(shí)踐十三號(hào)衛(wèi)星只需帶100公斤的氙氣就可以順利完成南北位置保持任務(wù)!焙教炜萍技瘓F(tuán)公司五院通信衛(wèi)星事業(yè)部部長周志成告訴我們,電推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)效率十倍以上于化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)。
NASA的離子推進(jìn)動(dòng)力樣機(jī)曾持續(xù)工作48000小時(shí),超過五年半。在達(dá)到這個(gè)工作時(shí)間之后,該推進(jìn)器被關(guān)閉,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,這臺(tái)推進(jìn)器消耗了870公斤的氙推進(jìn)劑。
據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料,在航天器推進(jìn)中,霍爾推力器是離子推力器的一種,霍爾推力器有時(shí)也稱為霍爾效應(yīng)推力器Hall effectthrusters或霍爾電流推力器Hall current thrusters。霍爾推力器可使用多種推進(jìn)劑,最常用的是氙。其他推進(jìn)劑包括氡、氬、鉍、碘、鎂和鋅;魻柾屏ζ鲊姎馑俣茸畲罂蛇_(dá)10-80km/s,但絕大多數(shù)型號(hào)噴氣速度在15-30km/s 。
現(xiàn)在不光光是暗物質(zhì)的研究需要大量氙氣,衛(wèi)星推進(jìn)器更是氙氣的大用戶,氙氣又漲價(jià)了吧。中國、美國、意大利、俄國等多個(gè)國家先后對暗物質(zhì)進(jìn)行地下液氙實(shí)驗(yàn)。液氙需求量在300公斤-7噸(50-1200立方米)不等,目前已經(jīng)呈現(xiàn)大幅增長局面。
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