兰州制造助实践二十号卫星上太空510所研制的离子电推进系统达国际一流水平_兰州新闻网

兰州制造助实践二十号卫星上太空510所研制的离子电推进系统达国际一流水平_兰州新闻网
    兰州日报社全媒体记者孙理    12月27日,实践二十号卫星搭载长征五号遥三火箭在海南文昌卫星发射中心顺畅发射升空。    本次搭载实践二十号卫星的LIPS-300离子电推动体系由中国航天科技集团有限公司五院第五一〇研讨所(以下简称510所)研发,具有彻底自主知识产权,是支撑实践二十号卫星杰出功用的中心技能,更是点评通讯卫星先进性的要害方针。在本次使命中,它将完结在轨轨控和轨迹搬运等使命,一同也将进一步验证其寿数、比冲等方针。    产品水平到达世界一流    什么是离子电推动体系?它与以往的用化学燃料的推动器有什么不同呢?510所所长王小军告知记者,所谓的离子电推动体系归于一般所说的电火箭,对错惯例推动体系。它凭借电能使工质离解成为带正电荷的离子和带负电荷的电子,再通过加快离子来取得推力。它的排气速度很高,每秒可达几十公里、几百公里,乃至更高。传统的化学推动是通过尾部喷出高速的气体完结向前推动的。离子推力器也是选用相同的喷气式原理,但它所喷出的并不是燃料焚烧排出的火热气体,而是一束高速的离子流。它所供给的推力或许相对较小,但要害的是这种离子推力器所需求的燃料要比一般化学推动少得多。只需离子推力器能够长期坚持功用安稳,它最终将能够把太空飞船加快到更高的速度。    王小军介绍,现在,运用电推动体系已成为世界通讯卫星是否先进的规范。世界宇航界已构成遍及一致,没有电推动体系的卫星将缺少竞赛力。“与航天器用化学燃料排出火热气体的推动方法比较,电推动技能有大幅削减推动剂燃料、定位更精准等优势。”他说。    此次实践二十号上运用的离子电推动体系由4台LIPS-300离子推力器,能够用于完结卫星定点后全寿数期间的方位坚持使命。510所从2015年年头起承当该使命,只用了1年的时刻,完结了飞翔产品的研发攻关和AIT阶段的测验作业。而且体系中所用的大发射电流空心阴极,环尖场放电室技能、精细栅极组件规划和制作技能,高电压、大功率电源处理单元技能等多项技能均属510所自主知识产权,打破了世界上对这些技能的独占。    “LIPS-300在实践二十号上的运用,它的含义是划时代的,标志着我国航天器飞翔动力到达了世界一流水平。这也是我国在建造航天大国、航天强国过程中,一项新的技能打破得到了运用。关于地处兰州的510所来说,更多的表现了咱们在国家科技立异,建造航天强国的征途中的使命担任和作出的奉献,咱们因而感到骄傲。”王小军说。    多项打破打造最新产品    实践二十号卫星是东方红五号卫星共用渠道首飞试验星。该渠道对标世界先进同类卫星渠道,要求在未来5至15年内具有较强的竞赛优势。LIPS-300离子电推动体系作为东五渠道的规范装备,是确保渠道先进性的中心分体系,也是实践二十号卫星最主要的在轨验证项目之一。    现在电推动技能已成为高轨通讯卫星的干流推动技能,世界上已将是否选用电推动体系作为衡量大容量、长寿数、低本钱通讯卫星渠道先进性的重要标志。为进步我国通讯卫星技能水平,增强世界竞赛力,东方红五号卫星共用渠道和全电推渠道(DFH-4SP)等新式GEO卫星渠道均确认选用电推动体系承当在轨姿控和轨迹搬运等使命。实践二十号卫星作为DFH-5渠道的首发试验星,选用的便是510所研发的LIPS-300离子电推动产品。该产品正是瞄准我国新一代卫星渠道运用需求研发的一款大功率、高功用、长寿数、多形式电推动产品。    510所电推动事业部总经理耿海告知记者,从研发伊始,LIPS-300离子电推动体系的中心单机——离子推力器的功用方针就全面对标世界一流技能水平。要求具有两种作业形式,完结最大推力200毫牛,最高比冲4000秒,寿数累计20000小时的高方针要求,一同满意在轨姿控和部分轨迹搬运的多使命需求。比较前一代产品而言,LIPS-300不管从推力、功率,仍是寿数都有了大幅的进步,由此带来的放电室功用、栅极安稳性、阴极发射才能,牢靠性及寿数确保的规划难度也大幅添加。为了完结使命,510所研发团队继续攻坚克难,比较前一代产品,LIPS-300离子推力器在推力、功率、寿数等方面都面对更高的应战,通过很多的试验,510所科研人员成功使LIPS-300完结了“四大打破”,分别是:高功用四极环尖场放电室技能,三栅极规划与精细制作技能,大发射电流空心阴极技能及及推力器高牢靠、长寿数规划技能,成功完结了LIPS-300的研发作业,并完结了方针国内推动体系的两个榜首:高比冲和长寿数。    高比冲是本次LIPS-300离子推力器的一大打破。那么什么是比冲呢?比冲是单位推动剂所发生的冲量,比冲越高,代表纠正轨迹所耗费的推动剂越少。LIPS-300离子推力器可完结最高比冲4000秒,这是什么概念呢?打个比如,曩昔运用化学推动时,一颗重5吨的卫星,60%的分量都是化学燃料,若选用该项技能产品,分量能够减掉2.5吨!这意味着:本来一次只能发射一颗化学推动卫星的运载火箭,现在能够用来发射两颗相同功用卫星,运用了LIPS-300电推动的卫星,仅发射本钱一项就打了五折,其他潜在效益难以预估。比冲4000秒是到现在国内推动体系在空间运用的最高技能方针,为了完结这一使命,510所科研人员在国内电推动技能领域中初次引进并改进了四极环尖场技能,完结该项技能的中心在于和谐磁场与等离子体放电之间的耦合联系,这从根本上打破了本来三级场放电室的限制。    长寿数是LIPS-300离子推力器的别的一个重要特色。本次使命中LIPS-300离子推力器除了确保单一的卫星轨迹坚持使命外,还需求满意轨迹搬运的使命需求,这要求推力器要到达20000小时的技能方针。针对这一问题,研发团队先后尝试了变孔径技能、应力开释、细小距离热控技能、细小距离高压绝缘技能等,立异性地选用三栅极规划。为验证该技能的有效性,510地点地上展开了热真空试验、1:1寿数试验等,研发团队的成员们明晰记住试验设备刚建成时,试验人员在隆冬中的据守,也依稀记住夏天洁净间空调毛病时,汗水滋润记载表的执着,当20000小时的地上寿数查核试验完结时,研发团队的成员笑称和推力器一同阅历过热循环、一同阅历过冷循环,无数个日日夜夜,LIPS-300离子推动器在试验舱中散发着幽幽的光辉,正如一轮皓月,安静、夸姣,研发人员称这是他们“心中最美的月亮”。    离子电推动体系是航天开展必选项    “LIPS-300离子电推动体系终究担负了多么重要的使命呢?一方面,离子电推动的比冲是惯例化学推动的十倍以上,能够使卫星承载更多的有效载荷;另一方面,LIPS-300离子电推动体系成功的为卫星‘减肥’,可将卫星带着的推动剂削减90%。”耿海表明,与惯例动力比较电推动体系优势十分明显。一方面,现在,我国发射的航天器一向由化学燃料履行空间推动作业,为了完结变轨、姿势调整和南北方位坚持使命,卫星需求带着很多燃料。选用电推动体系能大幅削减卫星和勘探器上的燃料带着量,卫星也将得到“减肥”,节省下的空间可带着更多有效载荷。    “卫星上本身带着的‘干粮’少了,多出来的空间可被充分利用,发生巨大的经济效益。”王小军表明。    在谈到未来电推动技能的开展方向时,王小军表明未来开展空间宽广,他指出,未来电推动技能将更多的用于通讯卫星、深空探究、引力波勘探、大型空间站等方面。为了推动电推动技能的进一步开展,510将投入更多的研讨精力,将新建研讨基地专门用来进行电推动技能的研讨及产品开发。 来历: 兰州新闻网 兰州日报

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