DI814 到上世紀80年代,我國研制出了國內首臺汞離子推力器;2000年之后,國家開始大力開展電推進方面的研究;2012年國內首個搭載霍爾和離子電推進的衛星成功發射并進行了在軌實驗,這也預示著中國的整套電推進的技術體系、材料體系和研發能力都達到可用階段;
現在越來越多的研究單位、高校都在進行電推進相關的研究。目前我們的研究方向主要集中于應用端,聚焦點在1000瓦到5000瓦的電推力器上。
電推進系統的技術難點有哪些?
幻實(主播)
您覺得電推進技術在發展的過程中,我們會在哪些方面遇到難點?電推進技術是否需要其它領域的支撐?
杭觀榮(嘉賓)
難點有很多,比如電推力器本身如何實現點火,如何實現高效率和長壽命等;
電推進器的正常工作離不開其特殊的推進劑,例如高純度的氙氣等;
一般電推進器是高功率設備,相較于之前的衛星而言,需要更高的電壓,這就對電能的高效率利用及高電壓的變化技術提出了很高的要求;
推進劑一般儲存于高壓的氣瓶中,如果想要穩定供應給電推力器,中間就涉及到減壓和微流量的控制,因為電推力器的流速約為幾毫克到幾微克每秒。
霍爾電推進系統原理圖
(圖源:新浪科技)
幻實(主播)
在研究過程中,半導體產業是否會制約電推進技術的向前發展?
杭觀榮(嘉賓)
目前會受到一定程度的制約。比如霍爾離子推力器需要用高電壓加速離子才能實現較高的比重,雖然高電壓環境在地面上比較容易實現,但想在空間中實現卻并不容易,這里涉及到一些電力電子的抗輻照器件和高效率的磁芯等。
電推進用氣體產品與傳統工業氣體有何不同?
幻實(主播)
您剛剛提到了氙氣可作為推進劑用于電推進系統中,這和一般的工業用氙氣是否會有不同?
杭觀榮(嘉賓)
氙氣的臨界壓力為5.83MPa,這使得氙在推進劑的容器中能夠以液態形式被儲存,這和使用氪氣或氬氣這樣的永久性氣體相比,推進劑氣瓶可以做的更輕更薄,節省器的發射重量。
其實我國很早就擁有了氙氣的制備能力,但電推力器中負責點火和羽流中和的空心陰極里有一種功能材料叫發射體,它對氣體的純度要求非常高,所以工業用氙氣難以用于電推進器中,需要經過進一步的提純才能被使用。我國相關氙氣的制備工藝經歷好幾年的攻關已經達到可用水平,目前空間中一些電推進器也都使用了國產氙氣。
DI814 UNB40.0-216
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