中國航天科技集團成功繪制出了國內首張氙氣物理特性圖譜,獲得了氙氣在不同狀態下溫度、壓力、密度的變化規律。至此,我國首次掌握了氙氣物理特性全面詳實的一手資料,為氙氣在電推進系統中的應用提供有力支撐。
高純氙氣是衛星電推進系統最常用的工質,其物理特性非常特殊,在電推進系統在軌工作和地面試驗過程中,隨著存儲壓力和溫度的變化,氙氣會表現為氣態、液態、飽和態和超臨界態等四種狀態。
在電推進系統工程應用中,需要保證提供給推力器的氙氣必須是氣態;而在加注過程中氙氣存在多種形態,須合理控制氙各種形態之間的轉換;與此同時,在氙氣加注后,需要采取相應的措施保證系統中氙氣的壓力和溫度在安全范圍內,確保衛星的安全。而氙氣物理性質的特殊性給氙的狀態控制以及衛星的安全保障等工作帶來了很大的困難。
電推進應用:
(1)目前已經應用的電推進類型包括肼電熱、肼電弧、氙離子、氙霍爾、PPT等,列入應用計劃的還包括場發射、膠體等,其中直流放電型離子和SPT霍爾是目前應用最多的主流產品,已經出現肼電熱推力器被淘汰,肼電弧推力器被更高性能的離子推力器和霍爾推力器逐漸取代的發展趨勢。
(2)已經應用電推進的國家包括美國、俄羅斯、歐洲、日本、印度等,中國、韓國、以色列等國家正在制定或實施電推進應用計劃。
(3)電推進的主用應用包括GEO位置保持、深空探測主推進、無拖曳控制、姿態控制、軌道轉移等方面,其中GEO軌道位置保持為主導性應用,深空探測主推進為快速擴展性應用。
(4)應用電推進的航天器數量在快速增長,當前在軌運行的應用電推進的航天器大約100個,離子電推進累計工作時間接近200000h,霍爾電推進累計工作時間接近100000h。
當前,我國研制應用的全電推進系統已達到國際先進水平,并將全面邁入工程應用階段,滿足通信衛星系列平臺、高軌遙感平臺和深空探測器等發展需求。同時我國已完成全電推進衛星平臺方案的詳細設計。
全電推進技術是采用電推進系統取代化學推進系統作為航天動力的新型航天器設計技術。由于其具有高比沖的優勢,可以將航天器的有效質量提高到90%左右,衛星發射重量大為減輕,同時降低對運載火箭的承載能力要求。
全電推進技術可以使人類以更低的成本進入太空領域,必將深度改變通信衛星的面貌,甚至直接影響高軌道運載火箭市場;同時可以用更少的代價實現超遠深空探測、多目標探測、取樣返回等具有大速度增量要求的空間探測任務。
采用全電推技術后,首先可使衛星發射重量大幅降低,從目前主流的5至7噸降低到2至4噸,讓通信衛星用更小、更便宜的火箭發射,減少用戶的項目投入。
其次,全電推技術可大大延長通信衛星的壽命。周志成說,采用全電推技術后,燃料攜帶量將不再成為衛星壽命的約束,通信衛星的設計壽命將普遍突破目前15年的上限,達到18至20年。
全電推衛星對空間電源的發電要求大為提高,進入同步軌道后,多余的電能可以提供給通信載荷,讓通信能力更加強大,連接的用戶數目也將更多。此外借助衛星的自主監測、管理,可使衛星的長期運行管理更智能,地面操作更簡便,提升衛星運行的安全、可靠性。
中國航天科技集團502所科研人員自主研制了氙氣物理特性試驗系統,根據電推進系統工況要求設計了試驗方案,開展了氙氣物理特性測量試驗。試驗覆蓋了-70~100℃的溫度范圍、0.2~2kg/l的密度范圍,0~15MPa的壓力范圍,共選取了約20萬個測量點,能滿足電推進系統空間應用的所有工況要求。
此外,氙氣在汽車行業、醫學領域、原子核反應堆和高能物理等領域的應用越來越廣泛,此次氙氣物理特性的部分研究成果也可用于上述領域,氙氣什么價格?氙氣購買首選選紐瑞德。