美新型离子火箭推进器连续运转5年半 刷新世界纪录

据美国宇航局网站报道，该部门研发的一种新型离子推进器已连续运转5年半，创造了一项新的世界纪录。它的测试时间是所有太空推进系统验证计划中最长的，已经达到了进入宇宙试验的标准。这种发动机的价值在于可以消耗极少的工质长期持续的在宇宙中提供推动力，实现超远距离宇航，也可用于长期在轨工作的卫星进行姿态调整。据悉，中国在去年12月升空的“实践9号”卫星上也测试了类似的动力装置。
 

美宇航局NEXT火箭发动机已连续进行5年半连续工作测试
 
NASA离子推进器创持续工作时间新纪录
 
据国外媒体报道，美国宇航局的先进离子推进火箭发动机已经连续运转5年半之久，就此创造一项新的世界纪录。这台发动机是迄今为止所有太空推进系统验证计划中测试时间最长的。它是一种太阳能电动推进器，可应用于一系列科学研究领域，其中就包括深空探索任务。
 
目前，美国宇航局正在克利夫兰的格伦研究中心实施进化氙气推进器计划(以下简称NEXT)，研制这种推进器便是其中的一部分。NEXT计划旨在研制新一代电动推进系统，包括功率处理、推进剂管理和其他组件。凭借连续运转超过4.8万个小时，这台发动机创造了一项新纪录。不久后，这项已经持续数年的测试便将画上一个句号。
 
NEXT项目首席研究员迈克尔-帕特森表示：“我们将在这个月底主动终止这项测试。这台推进器一直满负荷运转，寿命和性能已经超出了所有预想中的科学任务的要求。”这种高效发动机是进行深空探索任务的完美之选。它是一种太阳能电动推进器，利用航天器的太阳能电池板产生的电量加速氙推进剂，速度可达到每小时9万英里(约合每小时14万公里)。这种推进方式的效能远远超过传统的化学燃料火箭发动机。
 

离子发动机喷口，其推力不足一张纸的重量
 
在格伦研究中心的一个真空测试室进行的耐久性测试过程中，这台发动机消耗了大约870公斤氙推进剂。这一数量听起来似乎很多，但所产生的总冲量却相当于1万多公斤常规火箭推进剂。这台接受测试的发动机的核心电离室在格伦研究中心制造，离子加速总成由加利福尼亚州的航空喷气发动机-洛克达因公司设计制造。
 
洛克达因公司高级太空计划部门副总裁朱利-范-科莱克表示：“美国宇航局研制了新一代大功率大阳能电动推进系统，将提高我们国家未来实施科学研究和人类太空探索任务的能力。”宇航局的小行星探索计划也将采用这种推进系统。这项计划旨在搜寻对地球构成潜在威胁的小行星，捕获其中威胁最大的小行星或者改变其飞行轨道。
 
什么是“离子推进器”
 
利用原子的猛烈撞击，使原子外层的电子外脱离原子核飞出来，成为带电的离子，用高压电场将这些离子加速到每小时15万公里的速度，高速离子流从喷口喷出，推动火箭前进。这也是一种小功率的火箭，它的寿命很长，可以在10年以上的时间内连续提供小推力。先用大功率的化学火箭将飞行器送入环绕地球的轨道，然后用这种小推力火箭去执行各种特殊任务。一个16吨的飞船，在离子火箭的推动下，不断加速，只需三年便可到达土星。美国从1964年7月研制这种火箭，第一台离子火箭推力仅为0.3牛。前苏联也从1966年10月开始进行试验。在今后的宇宙航行中，这种小推力火箭将发挥重要作用。
 

1967年研制成功的离子电火箭目前是各国争相研制的新型动力
 
离子电火箭是一种高比冲(高喷气速度)、长寿命的新型高效卫星或飞船用发动机，美国1998年发射升空的“深空一号”电火箭工作时，是将经过电场数周甚至数月加速后的离子，以每小时10.46万公里的速度喷射出去的力量反推前进。尽管粒子产生的推力仅相当于一页纸的重量，但是在太空微重力环境下，一点点力就可以发挥相当大的作用：连续不断的推动使“深空一号”的时速每天提高25至32公里，连续300天增加推力就可将时速提高到9700公里。
 
中国的离子火箭2015年投入正式实用
 
我国首颗民用新技术试验卫星“实践九号”的A星搭载510所自主研制的离子电推进系统，率先于2012年11月7日9时10分和12时28分成功进行了两次在轨点火试验，各稳定工作3分钟、4分钟，实现了我国首台离子电火箭在轨工作。“经测算，系统性能完全满足推力40兆牛、比冲3000秒、束流发散角15度、工作寿命10000至15000小时的指标要求，达到了国际先进水平。”于安民笑笑，“成功的那一刻，突然而至的喜悦和长时间紧张后的如释重负交织在一起，我们的一名设计师流出了鼻血，自己都没发觉。”
 

中国电推进试验设备
 
“实践九号”在轨的3年间，510所离子电火箭将完成200次既定点火任务和拓展试验，为长寿命、高可靠离子电推进系统的研制积累经验和数据。“这次验证的是离子电推进的最小组成系统(干重约140千克)。中心是离子电火箭，电源处理单元和推进剂贮供子系统分别为它供电、供气，控制单元负责控制协调系统工作，接受和记录地面指令和遥测指令，另外还有供电转接盒。”张天平告诉记者，国外从预研成功到首次空间飞行试验的周期大约是8到10年，而510所只用了4年半。
 
“国家和所里在离子电火箭试验设备上的投入已有一两亿。‘实践九号’上，集中搭载了‘八五’、‘九五’、‘十五’期间的预研成果，对效果进行演示验证，下一步将投入应用。”于安民对此充满期待。王润福透露，“到2015年，510所离子电火箭有望正式进入型号应用”。
 
在我国航天计划中，我国的新一代同步地球轨道卫星位置保持、近地小行星探测、全电推进卫星、重力场测量卫星，甚而是火星以远的深空探测中，510所的离子电推进系统将大有可为。“我国2020年前后要建成空间站，有别于俄罗斯‘和平号’等大型空间站，如果采用离子电火箭，每年2吨左右的推进剂将降至200公斤，大大降低了货运飞船补给任务。”张伟文说。510所于2010年率先承担了我国第一颗电推进卫星型号任务，在“东方红三B”卫星平台上用离子电火箭完成南北位保(位置保持)使命，并进入初样鉴定产品研制阶段；在深空探测飞行器型号论证中，经反复比对论证，我国小行星探测总体单位也于今年3月决定使用它承担深空探测主推进任务。
 
“我国首次小行星探测航天器方案中，拟探测3颗近地小行星。航天器首先飞掠第一颗并拍照，接着靠近、环绕第二颗，离开后飞向第三颗并着陆，进行近距离观测和载荷的在线分析。”张天平透露。