美新型離子火箭推進器連續運轉5年半 刷新世界紀錄

據美國宇航局網站報導，該部門研發的一種新型離子推進器已連續運轉5年半，創造了一項新的世界紀錄。它的測試時間是所有太空推進系統驗證計劃中最長的，已經達到了進入宇宙試驗的標準。這種發動機的價值在於可以消耗極少的工質長期持續的在宇宙中提供推動力，實現超遠距離宇航，也可用於長期在軌工作的衛星進行姿態調整。據悉，中國在去年12月升空的「實踐9號」衛星上也測試了類似的動力裝置。

美宇航局NEXT火箭發動機已連續進行5年半連續工作測試

NASA離子推進器創持續工作時間新紀錄

據國外媒體報導，美國宇航局的先進離子推進火箭發動機已經連續運轉5年半之久，就此創造一項新的世界紀錄。這臺發動機是迄今為止所有太空推進系統驗證計劃中測試時間最長的。它是一種太陽能電動推進器，可應用於一系列科學研究領域，其中就包括深空探索任務。

目前，美國宇航局正在克利夫蘭的格倫研究中心實施進化氙氣推進器計劃(以下簡稱NEXT)，研製這種推進器便是其中的一部分。NEXT計劃旨在研製新一代電動推進系統，包括功率處理、推進劑管理和其他組件。憑藉連續運轉超過4.8萬個小時，這臺發動機創造了一項新紀錄。不久後，這項已經持續數年的測試便將畫上一個句號。

NEXT項目首席研究員麥可-帕特森表示：「我們將在這個月底主動終止這項測試。這臺推進器一直滿負荷運轉，壽命和性能已經超出了所有預想中的科學任務的要求。」這種高效發動機是進行深空探索任務的完美之選。它是一種太陽能電動推進器，利用太空飛行器的太陽能電池板產生的電量加速氙推進劑，速度可達到每小時9萬英裡(約合每小時14萬公裡)。這種推進方式的效能遠遠超過傳統的化學燃料火箭發動機。

離子發動機噴口，其推力不足一張紙的重量

在格倫研究中心的一個真空測試室進行的耐久性測試過程中，這臺發動機消耗了大約870公斤氙推進劑。這一數量聽起來似乎很多，但所產生的總衝量卻相當於1萬多公斤常規火箭推進劑。這臺接受測試的發動機的核心電離室在格倫研究中心製造，離子加速總成由加利福尼亞州的航空噴氣發動機-洛克達因公司設計製造。

洛克達因公司高級太空計劃部門副總裁朱利-範-科萊克表示：「美國宇航局研製了新一代大功率大陽能電動推進系統，將提高我們國家未來實施科學研究和人類太空探索任務的能力。」宇航局的小行星探索計劃也將採用這種推進系統。這項計劃旨在搜尋對地球構成潛在威脅的小行星，捕獲其中威脅最大的小行星或者改變其飛行軌道。

什麼是「離子推進器」

利用原子的猛烈撞擊，使原子外層的電子外脫離原子核飛出來，成為帶電的離子，用高壓電場將這些離子加速到每小時15萬公裡的速度，高速離子流從噴口噴出，推動火箭前進。這也是一種小功率的火箭，它的壽命很長，可以在10年以上的時間內連續提供小推力。先用大功率的化學火箭將飛行器送入環繞地球的軌道，然後用這種小推力火箭去執行各種特殊任務。一個16噸的飛船，在離子火箭的推動下，不斷加速，只需三年便可到達土星。美國從1964年7月研製這種火箭，第一臺離子火箭推力僅為0.3牛。前蘇聯也從1966年10月開始進行試驗。在今後的宇宙航行中，這種小推力火箭將發揮重要作用。

1967年研製成功的離子電火箭目前是各國爭相研製的新型動力

離子電火箭是一種高比衝(高噴氣速度)、長壽命的新型高效衛星或飛船用發動機，美國1998年發射升空的「深空一號」電火箭工作時，是將經過電場數周甚至數月加速後的離子，以每小時10.46萬公裡的速度噴射出去的力量反推前進。儘管粒子產生的推力僅相當於一頁紙的重量，但是在太空微重力環境下，一點點力就可以發揮相當大的作用：連續不斷的推動使「深空一號」的時速每天提高25至32公裡，連續300天增加推力就可將時速提高到9700公裡。

中國的離子火箭2015年投入正式實用

我國首顆民用新技術試驗衛星「實踐九號」的A星搭載510所自主研製的離子電推進系統，率先於2012年11月7日9時10分和12時28分成功進行了兩次在軌點火試驗，各穩定工作3分鐘、4分鐘，實現了我國首臺離子電火箭在軌工作。「經測算，系統性能完全滿足推力40毫牛、比衝3000秒、束流發散角15度、工作壽命10000至15000小時的指標要求，達到了國際先進水平。」於安民笑笑，「成功的那一刻，突然而至的喜悅和長時間緊張後的如釋重負交織在一起，我們的一名設計師流出了鼻血，自己都沒發覺。」

中國電推進試驗設備

「實踐九號」在軌的3年間，510所離子電火箭將完成200次既定點火任務和拓展試驗，為長壽命、高可靠離子電推進系統的研製積累經驗和數據。「這次驗證的是離子電推進的最小組成系統(乾重約140千克)。中心是離子電火箭，電源處理單元和推進劑貯供子系統分別為它供電、供氣，控制單元負責控制協調系統工作，接受和記錄地面指令和遙測指令，另外還有供電轉接盒。」張天平告訴記者，國外從預研成功到首次空間飛行試驗的周期大約是8到10年，而510所只用了4年半。

「國家和所裡在離子電火箭試驗設備上的投入已有一兩億。『實踐九號』上，集中搭載了『八五』、『九五』、『十五』期間的預研成果，對效果進行演示驗證，下一步將投入應用。」於安民對此充滿期待。王潤福透露，「到2015年，510所離子電火箭有望正式進入型號應用」。

在我國航天計劃中，我國的新一代同步地球軌道衛星位置保持、近地小行星探測、全電推進衛星、重力場測量衛星，甚而是火星以遠的深空探測中，510所的離子電推進系統將大有可為。「我國2020年前後要建成空間站，有別於俄羅斯『和平號』等大型空間站，如果採用離子電火箭，每年2噸左右的推進劑將降至200公斤，大大降低了貨運飛船補給任務。」張偉文說。510所於2010年率先承擔了我國第一顆電推進衛星型號任務，在「東方紅三B」衛星平臺上用離子電火箭完成南北位保(位置保持)使命，並進入初樣鑑定產品研製階段；在深空探測飛行器型號論證中，經反覆比對論證，我國小行星探測總體單位也於今年3月決定使用它承擔深空探測主推進任務。

「我國首次小行星探測太空飛行器方案中，擬探測3顆近地小行星。太空飛行器首先飛掠第一顆並拍照，接著靠近、環繞第二顆，離開後飛向第三顆並著陸，進行近距離觀測和載荷的在線分析。」張天平透露。