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中国卫星动力破局 电推动手艺促转向“市场型”
2014-12-12 09:11  

“若是我们的卫星没有电推动手艺,别国能够就不买,若是有了电推动手艺,便相当于多了一重保险,并能勤俭一些燃料,别国便会情愿购置”

  正在2014年10月方才完毕的中国卫星运用大会上,兰州空间技术物理研究所特种推动技术研究室主任张天平研究员的讲演特别引人存眷。他背预会的学界、业内专家引见了中国空间电推动手艺的研讨运用状况。

  所谓电推动,就是用电能作为卫星的重要动力泉源。

  卫星动力是权衡卫星程度的一个关键因素。“现在,国际卫星市场上的通信卫星中凌驾50%接纳混淆动力,即包孕通例化学燃料和电推动体系;别的40%以上接纳通例化学推动剂。通信卫星以外的其他范例卫星,则极少采用电推动手艺。”张天平对《瞭望东方周刊》注释说,混淆电推动体系卫星正在进入轨道前接纳通例化学燃料,入轨后再开启电推动发动机。

  电推动手艺带给人的深入印象来自两次卫星发射变乱。2001年7月发射的欧洲阿特米斯卫星,因为发射毛病未能进入预定轨道,正在接下来的18个月用电推动体系停止轨道转移,胜利抵达预定轨道,初次证实了电推动体系具有超强的修复轨道毛病的才能。

  另外一次是洛克希德——马丁公司正在2010年8月发射卫星时发生意外,用两台电推动推力器破费14个月,完成了险些悉数的轨道转移义务。

  “如今海内产物的根基机能和西欧国度相称,但从研制出样机到最初工程运用工夫较少,外洋曾经大量成熟运用,我国如今才最先,和外洋差十年。张天平说。

  电推动手艺将大大提拔中国正在国际卫星市场的职位。稀奇正在具有本钱上风的状况下,增进中国航天奇迹自“科研型”背“市场型”的改变。

  为何要购中国卫星

  相较化学剂推动,电推动的最大上风是节约推动剂,从而增添有用载荷、低落发射重量、延伸卫星事情寿命

  中国卫通集团“中星10号”工程总师、“理论13号”工程副总师闵长宁通知《瞭望东方周刊》,一颗5.5吨的通信卫星,一般化学燃料占3.1吨,若是采用电推动发动机,三四百千克足矣,“保持卫星一般运转一年需求化学燃料55千克,氙离子只需求5千克。”

  勤俭的重量和空间能够用来安装更多装备。通信卫星多安装转发器,能够明显增添经济效益;燃料体系若是能够保持更长的卫星正在轨工夫,又直接增添了卫星的经济效益。

  一般来说,离子发动机的熄灭效力比通例化学发动机约莫下10倍。那正在专业术语上,就是所谓下比冲。

  比冲是指火箭发动机单元重量推动剂发生的冲量,或单元重量、流量的推动剂发生的推力,又称比推力。对空间运用来说,比冲是火箭发动机效力的终究表现。

  动力体系一向是制约中国卫星走进国际市场的短板。“我国以往出口通信卫星多数依赖于国度间的友爱干系。”张天平对本刊记者说。

  如今国际卫星市场上份额最大的是美国,占有约50%,其次是俄罗斯。通信卫星正在国际卫星市场中只占很少一部分,主体照样其他各种小卫星,“正在通信卫星国际市场份额排名中,中国排第八位。”张天平说,美国的份额凌驾60%,欧洲也占据20%以上。

  中国的通信卫星少许出卖给一些第三世界国家,如委内瑞拉、尼日利亚等国。“和美国、欧洲一些大的卫星运营公司比拟,目前我国通信卫星的合作上风不明显。”张天平说。

  选用中国卫星产物的国度,一方面出于友爱干系,同时对通信卫星的容量要求不下,中国产品的通讯才能可以或许知足需求。再者,中国接纳微利形式,同性能产物具有价格优势。

  当前国际市场上的通信卫星重要接纳氙离子电推动体系和霍尔电推动体系。张天平注释说,两者同属于静电减速范例,只是正在事情道理上有些差异。“离子电推动体系的放电、减速等几个历程离别自力,霍尔电推动体系中那几个历程是耦合在一起的。”

  他以为,国际卫星市场上的合作重要集中正在有用载荷比取本钱那两个方面。

  正在运用通例化学燃料确当下,中国的通信卫星平台只能安装50多个转发器,是混淆推动手艺的三分之二阁下。

  “‘东方红3B’卫星平台加载电推动体系后,曾经对照靠近外洋电推动体系平台的性价比、载荷比。今后运用电推动手艺的‘东方红5号’,机能要到达当前国际先进水平。”张天平说。

  闵长宁则注释,现在国际市场上受欢迎的照样混淆电推动手艺的卫星,“通信卫星空间转移轨道时用化学推动剂,进入静止轨道后改用电推动,那能节约几百千克的重量。齐电推动的市场借欠好,齐电推动卫星转移轨道需求半年工夫,影响卫星的运营。”

  寿命更长的中国卫星  

  中国电推动技术研究正在1967年始于中科院电工研究所。1978年,兰州空间技术物理研究所前身——航天五院510所制造的中国第一台新型离子电推动发动机实验机,得到国度科技前进一等奖。

  那一阶段,美国、俄罗斯已处于电推动样机研制和航行实验阶段。

  不外,事先中国并没有注意到电推动手艺的运用远景,今后电推动手艺的研讨进入冷落期。

  正在2012年10月14日胜利发射的“理论9号”上,中国用两种电推动手艺停止了正在轨航行测试。

  作为中国卫星通信重要开拓者之一,总参通信部本副部长、中国卫星运用大会主席杨千里对《瞭望东方周刊》说:“若是我们的卫星有了电推动手艺,便相当于多了一重保险,并能勤俭一些燃料,别国便会情愿购置。”

  张天平说,固然最先对电推动手艺的重要性熟悉水平缺乏,但恰是正在中国空间技术研究院列入国际竞标的历程中,发明电推动手艺是竞标的根蒂根基前提,由此引发了稀奇正视

  他说,“理论9号”对电推动手艺停止了初次航行测试,不外“运用工夫对照短,它重要考证了电推动手艺正在空间取空中之间机能的差别,和对空间情况的适应性、取卫星的兼容性等方面”。

  他注释说,“理论9号”属于搭载航行,是新技术考证。事先共考证了20多项新技术,电推动手艺只是其中之一,以是只能算是中国电推动手艺的初次空间航行实验。

  中国空间技术研究院经由过程自筹资金,于2010年肯定正在“东方红3B卫星平台”上停止电推动手艺运用实行。

  所谓的“东方红3B”卫星平台,是基于那一平台体系,有一系列的卫星。

  “实际上,‘东方红3B’最早立项时没有电推动手艺,是中国空间技术研究院厥后本身加出去的。经由过程它的研制,正在电推动手艺运用方面获得很好的希望。”张天平注释,“东方红3B”接纳200毫米的氙离子电推动体系——电推动发动机的放射口径为200毫米,这是电推动发动机动力巨细取机能的详细表现。

  停止现在,那一平台电推动手艺空中实验已靠近5000小时。

  闵长宁说,接纳“东方红3B”平台的“理论13号”通信卫星已定于2017年第一季度发射。它将照顾四台200毫米口径的氙离子电推动发动机,正在轨寿命15年。为知足这个要求,照顾的通例化学燃料削减了四五百千克,有用载荷将增添40%。

  自2000年最先,天下发域内卫星电推动手艺和运用已进入扩大阶段。如今正在轨的混淆电推动动力的通信卫星凌驾百颗,将来两年,齐电推动动力的卫星也要接踵升空,美国、欧洲行将进入齐电推动时期。

  现在正在研发的“东方红5号”对电推动发动机的要求是:事情总累计工夫凌驾4.2万小时,开关机次数凌驾1.2万次。而美国的离子电推动体系空中实验寿命已凌驾5万小时。

  正在中国将来的空间电推动手艺运用中,远天小行星探测、远深空探测、载人深空探测、空间太阳能电站轨道保持等都将是它的用武之地。

转自《瞭望东方周刊》

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