新華社北京４月２３日電題：為“中國星”裝上先進(jìn)“發(fā)動機(jī)”——中國航天人如何攻克電推進(jìn)技術(shù)難關(guān)？

新華社記者張文靜、白國龍、王博

前不久，中國成功發(fā)射實踐十三號衛(wèi)星，讓中國航天人為之振奮。原因之一是電推進(jìn)技術(shù)首次在中國衛(wèi)星上得到應(yīng)用，這標(biāo)志著中國電推進(jìn)技術(shù)正式邁向工程應(yīng)用階段，比肩國際一流。

電推進(jìn)技術(shù)是什么？它對中國航天有多重要？歷時４３年的技術(shù)攻關(guān)之路有多難？在第二個“中國航天日”前夕，記者來到蘭州空間技術(shù)物理研究所（中國航天科技集團(tuán)公司五院５１０所），從電推進(jìn)技術(shù)研發(fā)專家口中尋找答案。

“解鎖”電推進(jìn)“新技能”　比肩世界一流

如同汽車的核心是發(fā)動機(jī)一樣，推進(jìn)系統(tǒng)是衛(wèi)星等航天器的核心。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星“發(fā)動機(jī)”通過攜帶化學(xué)燃料，經(jīng)燃燒后將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成動能形成推力，來保持衛(wèi)星的軌道位置。

中國航天科技集團(tuán)公司五院實踐十三號衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮周志成說，實踐十三號衛(wèi)星的電推進(jìn)系統(tǒng)采用的是氙離子推力器，是對衛(wèi)星太陽帆板轉(zhuǎn)化來的電能做高電壓處理，用上千伏的電壓將氙氣在真空中電離，通過加速柵極噴射出來從而獲得調(diào)整衛(wèi)星軌道的推力。

蘭州空間技術(shù)物理研究所型號指揮劉奎武說，電推進(jìn)系統(tǒng)比常規(guī)的化學(xué)推進(jìn)效能提升１０倍，可延長衛(wèi)星壽命，幫衛(wèi)星省去９０％的化學(xué)燃料，大大減輕發(fā)射重量，提高定位精度，正逐漸成為世界各國衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)的主流。

據(jù)介紹，人類用電能作為航天器“發(fā)動機(jī)”的構(gòu)想，已有６０多年歷史。上世紀(jì)９０年代末，電推進(jìn)技術(shù)在美國、俄羅斯等西方國家的航天器上已率先應(yīng)用。出于安全可靠考慮，當(dāng)時的衛(wèi)星“發(fā)動機(jī)”多為混合動力，既有化學(xué)燃料，又有電推進(jìn)系統(tǒng)。４月１２日，我國發(fā)射的實踐十三號衛(wèi)星也采用了“雙保險”的混合動力推進(jìn)系統(tǒng)。

２０１５年，美國將傳統(tǒng)化學(xué)燃料推進(jìn)系統(tǒng)全部替代為電推進(jìn)系統(tǒng)，即“全電推技術(shù)”，這是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的水平。

我國正在開發(fā)全電推衛(wèi)星平臺，預(yù)計２０２０年之前將實現(xiàn)應(yīng)用。

三代人接力攻關(guān)　堅守４３年終克難

電推進(jìn)技術(shù)是空間技術(shù)里的“硬骨頭”，從研制、地面試驗、在軌飛行到正式應(yīng)用，中國足足用了４３年。蘭州空間技術(shù)物理研究所先后有數(shù)百名共三代航天人投入電推進(jìn)技術(shù)的研究中。

１９７４年，時任研究所第一任所長金建中在國內(nèi)率先提出開展研究電推進(jìn)技術(shù)的構(gòu)想，并獲得國家相關(guān)部門批準(zhǔn)。對當(dāng)時我國航天事業(yè)的實際需求來說，這一技術(shù)研究非常超前。同一時期，歐美航天強(qiáng)國也開展了電推進(jìn)技術(shù)攻關(guān)。１９８８年，該所電推進(jìn)技術(shù)的相關(guān)研究項目榮獲國家科技進(jìn)步一等獎。

隨后的十余年里，由于沒有強(qiáng)有力的宇航需求推動，電推進(jìn)技術(shù)缺乏項目和經(jīng)費(fèi)支持。

“因為相信這項技術(shù)肯定有廣闊的應(yīng)用前景。即便在極端困難的條件下，所里也節(jié)衣縮食擠出經(jīng)費(fèi)，保證電推進(jìn)研究隊伍沒有散、研究不間斷?！碧m州空間技術(shù)物理研究所所長張偉文說，研究所的研究底蘊(yùn)和技術(shù)積累，使得在國家提出要應(yīng)用電推進(jìn)技術(shù)時，他們有能力沖在最前面。

“航天是高投入、高風(fēng)險的行業(yè)，我們必須確保萬無一失。”蘭州空間技術(shù)物理研究所事業(yè)部總經(jīng)理張?zhí)炱浇榻B，歷經(jīng)１２０００小時的模擬實驗，ＬＩＰＳ－２００離子電推進(jìn)系統(tǒng)終于研制成功，并在實踐十三號衛(wèi)星上順利應(yīng)用。

“堅守了４３年，我們終于迎來了電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的‘春天’。這是中國三代航天人共同努力取得的成績?！睆垈ノ慕邮苡浾卟稍L時說道。

新技術(shù)未來應(yīng)用“海闊天空”

當(dāng)前中國航天技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)不能沒有電推進(jìn)技術(shù)，未來人類要想開展更加遙遠(yuǎn)的深空探測，電推進(jìn)系統(tǒng)是必然選擇。

研究人員認(rèn)為，除了中等容量和大容量衛(wèi)星需要應(yīng)用電推進(jìn)系統(tǒng)，一些超大規(guī)模的航天飛行器和微小型的衛(wèi)星也都需要不同規(guī)模的電推進(jìn)系統(tǒng)。從實踐十三號衛(wèi)星開始，中國電推進(jìn)系統(tǒng)將朝著“一中一超一微”方向發(fā)展。

張偉文介紹，“一中”即１０００瓦至５０００瓦范圍內(nèi)的中等功率電推進(jìn)系統(tǒng)；“一微”即幾瓦到幾十瓦之間的微小功率電推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用：“一超”即超大功率電推進(jìn)系統(tǒng)的研制和應(yīng)用。

今年即將發(fā)射的“翱翔三號”微小衛(wèi)星將應(yīng)用微小電推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行飛行試驗。“目前我們正抓緊研制的是５０千瓦超大功率的電推進(jìn)系統(tǒng)。”張偉文說，“很難想象４３年前開始的一項研究活動，要等４３年才能得到應(yīng)用，這需要多么大的定力?！?/p>

蘭州空間技術(shù)物理研究所黨委書記李毅軍說，隨著中國電推進(jìn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，中國航天人對浩瀚宇宙的探索也將越來越深遠(yuǎn)。（完）