陶慕剑：中国离子火箭“吹动一张纸”意义重大

“实践九号”卫星模型（资料图）

近日，中国方面宣布本国首台200毫米离子电推进系统，在长寿命地面考核试验中持续工作已超过1万小时。同时，该系统装载在2012年发射的“实践九号”卫星上，经过长达一年的在轨飞行试验考验，表现优异。

离子电推进系统是什么？用在什么地方？到底有什么意义？

实际上，离子电推进发动机就是科普读物中曾提到过的“电火箭”。电火箭在中国一度只存在于科普读物中，长期以来被美国、俄罗斯、欧洲和日本垄断，但今天终于被中国人研制成功，从而为中国的航天技术开启了一扇新的大门。

传统火箭发动机是通过化学燃烧反应，让尾部喷出高速气体实现推进。离子电推进发动机也采用喷气式原理，但是并不采用化学燃烧方式，而是通过电能作用于工质激发高速离子流向后推进。

离子电推进发动机的特点是加速度很低，可能会只有几厘米/秒甚至更低，有人形容这种推力只能“吹动一张纸”。但与化学火箭极短的燃烧时间不同，电推进火箭提供的加速时间可以很长，因此发动机比冲很大，就是说同样质量的工质能提供更大的总推力和最终速度。另一方面，卫星的调姿和变轨，微小推力往往就已足够。

“实践九号”卫星的离子电推力系统，包括1个推进剂贮存模块、1个调压模块、4个流量控制模块、4台离子电推进器以及其他附属设备，系统干重只有约140千克，工作寿命在10000至15000小时之间。另据航天科技集团五院510所所长介绍，以一颗15年寿命的高轨道卫星为例，卫星约重4.8吨，其中化学燃料贮箱重量就达3吨，如果执行全电推进方案，可使卫星“瘦身”至2吨以下。

不过，离子火箭只能用于宇航飞行，只能“吹动一张纸”的推力是不可能用于地面的。但在低重力的太空中，离子发动机的战略价值就截然不同。由于极大减轻了发动机质量，等于让卫星或飞船有效载荷成倍提高，也等于成倍提高了运载火箭的效率。而且，如果能让离子发动机加速时间继续延长，“吹动一张纸”的推力经过一万、两万甚至十万小时的加速，最终速度将极为惊人！

(责编：于川)