"
点击“国家空间科学中心”重视咱们吧
"
发动机就像人的心脏相同,心脏保持人的全部生命活动,而发动机则推动机器的工作。今日,咱们就来看看卫星上的发动机又是什么样的!
Part.1
高压凉气——小动力,大效果
前期的卫星,因为推动技能还不老练,多运用高压凉气推动,而这儿的凉气首要是氮气。不仅是卫星,其他航天器比方前苏联的“东方一号”载人飞船、美国的“空间实验室”也用到了凉气推动。
凉气推动的长处是安全可靠,无污染,可是推动动力小,功能低下。
大象站地上,巍峨不动,你加快向其跑去并撞它,大象仍是巍峨不动。但假设,大象在履行太空行走使命时,刚好放了一大个屁,则大象姿势必有所改动。所以,高压凉气推动尽管功能不高,但用来调整卫星在太空中的各种姿势是捉襟见肘的。
因而,我国有一小部分卫星仍然还在运用高压氮气。
Part.2
单组元推动体系——奇特的“肼”
第二次世界大战时,肼是德国V2导弹的其间一种燃料。在催化剂铱的效果下,肼会瞬间分解成氮气和氢气,并在几毫秒内到达800℃高温。
后来,肼则是广泛地用在了卫星动力上。
假如发动机只运用一种推动剂,就叫单组元推动剂。而像“液氧和液氢”、“液氧和火油”这些组合就叫双组元推动剂。相应地,只运用一种推动剂比方肼的推动体系,就叫单组元推动体系。
在功能上,单组元推动体系比高压氮气推动更为优胜,但跟其他动力体系比较,比冲仍是较低,首要用在中小型卫星上。2002年10月我国发射的“资源2号卫星”就选用了单组元肼发动机。
此外,勘探过冥王星,且是有史以来以最快发射速度脱离地球的勘探器“新视野号”,其电力由9.75公斤的钚-238氧化物粒料供给,而它的姿势调整以及轨迹批改则由安全可靠的单组元肼发动机操控——新视野号带着了77公斤肼,作为比照,整个新视野号仅有470公斤左右。
Part.3
双组元推动体系——双剑合璧
与单组元推动体系比较,双组元推动体系运用两种推动剂。
现在,大范围的应用于斗极导航卫星、嫦娥一号和嫦娥二号等卫星上的490N发动机,便是归于双组元推动体系。该发动机的推动剂为四氧化二氮(N2O4) 和甲基肼,其真空推力为490N,首要用来进行轨迹调整,比方爬高。
上面罗列的这些卫星上所用的,均是该款发动机的第一代。
2012年6月,第二代490N发动机产品成功应用在中星2A卫星上。2013年5月发射的中星11号卫星也运用了490N发动机。
2016年头,我国第三代490N发动机经过试车查核,试车寿数超越25000秒,第三代选用铼铱推力室,比冲到达325秒,比世界同行产品高出2秒。铼铱推力室负责人徐方涛说:“因为卫星带着的推动剂有限,要想进步卫星的寿数,就必须进步卫星发动机的功能。据统计,发动机的比冲每进步1秒,可节省数千克燃料,带来近亿美元的经济效益。”
前段时刻的“中星9A”卫星,运用的正是490N发动机。至所以第二代仍是第三代,暂无材料可查。
Part.4
电推动体系——轻装上阵
最终,便是最新的电推动体系,它首要选用离子推力器,可是,实际上在非全电推动的体系中,还可能用到“肼增强推力器”和“电弧推力器”。
最中心的离子推动器,其原理是先将气体电离,后用电场力将带电的离子加快后喷出,继而发生推力。
而肼增强推力器便是单组元肼发动机平分解出高温氮气、氢气等气体后,这些气体再次经过电阻加热器加热,进一步提高燃气的温度。电弧推力器则是经过电弧加热气体,气体受热胀大高速喷出然后发生推力。
假如是全电推动体系,则卫星不再具有化学发动机和化学燃料,卫星分量可下降40%以上,其带来的优点显而易见。比方,就发射本钱而言,假如曾经一枚火箭只能发射一枚卫星,那么,在采纳全电推动后,卫星分量得以大幅下降,就能一起发射两颗卫星了,发射本钱瞬间降一半!
在轨高度3.6万公里的停止轨迹上的那些卫星,它们为了保持在轨15年左右的时刻,还有便是其经过本身动力从搬运轨迹提高到停止轨迹时,会消耗很多燃料。因而,这些卫星有超越一半的分量都是由推动剂带来的。
而离子推力器不需要带着推动剂,因而,能够大幅下降卫星分量,并延长在轨时刻。当然,它一起也要付出代价。例如,若运用化学发动机,那么卫星从发射到定点就位只需一周或两周时刻,但运用全电推动的话,此进程将消耗4到9个月,可谓龟速。不过,关于在轨十几年的通信卫星来说,献身五六个月的时刻是能够承受的。
外行看热闹,熟行看门路。不少小国家也能造卫星,乃至具有发射才能。但是,相同轨迹高度和分量的卫星,我在轨18年,你在轨6年,这便是距离,而这种距离,很大的原因是由卫星上的推动体系决议的。从凉气推动到电推动体系,我国卫星上的发动机不断改造晋级,这见证了咱们在卫星制作和发射上所获得的一系列杰出成果!
来历:我国科普饱览