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我國(guó)電推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)入全面應(yīng)用新時(shí)代
 

12月25日，我國(guó)獨(dú)立自主研制的LIPS-200離子電推進(jìn)系統(tǒng)鑒定產(chǎn)品在蘭州510所啟動(dòng)長(zhǎng)壽命地面考核驗(yàn)證試驗(yàn)。該專項(xiàng)試驗(yàn)動(dòng)員大量的人力、物力、財(cái)力，將歷時(shí)兩年，工作時(shí)間11000小時(shí)，力求突破15000小時(shí)，累計(jì)完成6000-8000余次開(kāi)關(guān)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)。

LIPS-200離子電推進(jìn)系統(tǒng)已于2012年10月在我國(guó)“實(shí)踐九號(hào)”衛(wèi)星上成功完成空間飛行試驗(yàn)驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，510所瞄準(zhǔn)我國(guó)高軌道通信衛(wèi)星平臺(tái)和空間站建設(shè)，集中力量攻堅(jiān)克難，著力提升產(chǎn)品的成熟度和長(zhǎng)壽命高可靠水平，取得了新的突破。本次試驗(yàn)就是對(duì)該產(chǎn)品的壽命和可靠性進(jìn)行的一次全方位檢驗(yàn)，也是電推進(jìn)型號(hào)應(yīng)用階段必須開(kāi)展的一項(xiàng)重大試驗(yàn)，它開(kāi)啟了電推進(jìn)系統(tǒng)全面型號(hào)應(yīng)用的新時(shí)代。

40年堅(jiān)守：突破電推進(jìn)系統(tǒng)核心技術(shù)
    電推進(jìn)技術(shù)是當(dāng)前最為先進(jìn)的空間推進(jìn)技術(shù)，其基本原理是通過(guò)把外部電能轉(zhuǎn)化為推進(jìn)劑噴射動(dòng)能，從而產(chǎn)生推力的一種反作用式推力系統(tǒng)。歐美國(guó)家自上世紀(jì)六十年代起開(kāi)始研制，于九十年代初步開(kāi)始應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，形成了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

510所于上世紀(jì)七十年代初幾乎與國(guó)外同期開(kāi)展了電推進(jìn)技術(shù)攻關(guān)，研制成功直徑為8cm的離子電推進(jìn)系統(tǒng)，于1987年獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。隨后的十余年里，因無(wú)需求牽引，510所在沒(méi)有國(guó)家項(xiàng)目和經(jīng)費(fèi)支持的困難條件下，堅(jiān)守理想信念，保留最核心的專業(yè)研究隊(duì)伍，自籌資金持續(xù)不斷地開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)。

“十五”以來(lái)，國(guó)家逐步加大了科技創(chuàng)新投入，510所積極爭(zhēng)取國(guó)家項(xiàng)目立項(xiàng)，并在航天科技集團(tuán)和五院創(chuàng)新基金的支持下，加大自主投入力度，加快技術(shù)成果應(yīng)用，先后研制成功LIPS-200離子電推進(jìn)系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)、工程樣機(jī)和飛行驗(yàn)證產(chǎn)品，成功突破了LIPS—200離子電推進(jìn)系統(tǒng)及各單機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，使之成為具備在軌應(yīng)用條件的成熟工程產(chǎn)品。

40年孤獨(dú)堅(jiān)守，40年埋頭攻關(guān)，510所人自力更生，艱苦奮斗，從預(yù)研成果到工程樣機(jī)，再到型號(hào)產(chǎn)品，逐步跨越了電推進(jìn)研制的關(guān)鍵階段。幾十年來(lái)，無(wú)論多么艱難，510所始終把促進(jìn)我國(guó)電推進(jìn)技術(shù)發(fā)展作為光榮職責(zé)和堅(jiān)定追求，矢志不渝，從未放棄。這種耐住寂寞數(shù)十年的堅(jiān)韌頑強(qiáng)，使得510所成為我國(guó)電推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和工程化應(yīng)用方面的領(lǐng)頭羊。在大幅提升我國(guó)通信衛(wèi)星平臺(tái)總體水平的實(shí)踐中，510所將率先為之提供最先進(jìn)、最成熟的電推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)品。
 

四次跨越：我國(guó)電推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展歷程

從電推進(jìn)系統(tǒng)的研制歷程看，一般來(lái)說(shuō)，從技術(shù)開(kāi)發(fā)到型號(hào)應(yīng)用，必須步步為營(yíng)，要經(jīng)歷四個(gè)不可逾越的發(fā)展階段，每一個(gè)階段都有其特定的技術(shù)目標(biāo)。

一是技術(shù)開(kāi)發(fā)階段，以電推進(jìn)點(diǎn)火試驗(yàn)為特征，主要是測(cè)量、固化推力器的推力、比沖、功耗等物理性能參數(shù)，研制電推進(jìn)試驗(yàn)樣機(jī)。

二是工程研究階段，在獲得推力器推力、比沖等特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，聚焦宇航熱、力、磁等工程約束條件，實(shí)現(xiàn)電推進(jìn)物理性能與工程要求的高度融合，研制電推進(jìn)工程樣機(jī)。

三是空間飛行驗(yàn)證階段，以驗(yàn)證電推進(jìn)系統(tǒng)在空間環(huán)境下各功能參數(shù)的實(shí)現(xiàn)與穩(wěn)定工作，各子系統(tǒng)、單機(jī)間的匹配性，以及電推進(jìn)系統(tǒng)與整星之間的耦合為目的，建立電推進(jìn)系統(tǒng)的在軌工作基線，研制工程飛行驗(yàn)證產(chǎn)品。

四是型號(hào)應(yīng)用階段，在空間飛行試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，開(kāi)展地面1：1長(zhǎng)壽命考核驗(yàn)證試驗(yàn)，以確認(rèn)電推進(jìn)系統(tǒng)、關(guān)鍵部組件15年長(zhǎng)壽命工作的能力。510所即將開(kāi)展的長(zhǎng)壽命考核試驗(yàn)就是決定我國(guó)電推進(jìn)系統(tǒng)正式應(yīng)用于衛(wèi)星型號(hào)的最重要的試驗(yàn)。

目前國(guó)內(nèi)從事電推進(jìn)技術(shù)探索的單位雖然很多，但是絕大多數(shù)尚停留在第一個(gè)階段。而510所研制的LIPS-200離子電推進(jìn)系統(tǒng)已于2012年10月14日搭載實(shí)踐九號(hào)A衛(wèi)星成功開(kāi)展在軌飛行驗(yàn)證，歷時(shí)一年多，產(chǎn)品性能始終表現(xiàn)優(yōu)異。不僅如此，510所針對(duì)“實(shí)踐十三號(hào)”衛(wèi)星已開(kāi)展了三年多的型號(hào)產(chǎn)品研制工作，已轉(zhuǎn)入正樣產(chǎn)品投產(chǎn)階段。

再接再厲：打造長(zhǎng)壽命高可靠電推進(jìn)產(chǎn)品

在歐美等電推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用比較早的國(guó)家，地面壽命考核試驗(yàn)是解決電推進(jìn)系統(tǒng)長(zhǎng)壽命、高可靠問(wèn)題的有效手段和通行做法。早在兩年前，510所就依托在真空設(shè)備研制領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，籌資8000多萬(wàn)元自主建造了TS-5A、TS-6A、TS-7等大型真空試驗(yàn)設(shè)備，建成了國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的TS-7電推進(jìn)專用大型真空試驗(yàn)設(shè)備，以滿足LIPS-200離子推力器的長(zhǎng)壽命試驗(yàn)要求。

本次開(kāi)展的電推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)品1：1長(zhǎng)壽命考核驗(yàn)證，將在以下四個(gè)方面全面驗(yàn)證LIPS-200離子電推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)品的性能。一是驗(yàn)證電推進(jìn)系統(tǒng)尤其是推力器產(chǎn)品的工作壽命否滿足衛(wèi)星15年南北位保要求；二是獲取影響電推進(jìn)系統(tǒng)各單機(jī)壽命的關(guān)鍵特征參數(shù)，為建立壽命預(yù)測(cè)模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以便開(kāi)展可靠性評(píng)估；三是確認(rèn)電推進(jìn)系統(tǒng)尤其是推力器產(chǎn)品是否存在早期隨機(jī)性失效模式，并為解決該失效模式提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)；四是確認(rèn)壽命期間離子推力器的性能變化特性，獲得電氣參數(shù)補(bǔ)償?shù)拿�底�?shù)據(jù)，為衛(wèi)星南北位保任務(wù)應(yīng)用提供工作策略驗(yàn)證結(jié)果。

通過(guò)長(zhǎng)壽命考核試驗(yàn)驗(yàn)證，將進(jìn)一步夯實(shí)LIPS-200離子電推進(jìn)系統(tǒng)的工程化基礎(chǔ)，為空間應(yīng)用提供更加可靠的保障。LIPS-200離子電推進(jìn)系統(tǒng)的型號(hào)應(yīng)用，對(duì)于全面提升我國(guó)通信衛(wèi)星系列平臺(tái)、深空探測(cè)航天器、重力場(chǎng)測(cè)量衛(wèi)星、載人航天空間站等多種用途的航天器整星技術(shù)水平，進(jìn)一步增強(qiáng)我國(guó)商業(yè)衛(wèi)星的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)我國(guó)航天技術(shù)跨越式發(fā)展具有重大的里程碑意義。

前景廣闊：中國(guó)衛(wèi)星迎來(lái)電推進(jìn)新時(shí)代

目前我國(guó)發(fā)射的航天器一直由化學(xué)燃料執(zhí)行空間推進(jìn)職能，為了完成變軌、姿態(tài)調(diào)整和南北位置保持任務(wù)，衛(wèi)星需要攜帶大量燃料。舉例來(lái)說(shuō)，我國(guó)目前一顆15年壽命的高軌道衛(wèi)星大約重4.8噸，而化學(xué)燃料貯箱重量就達(dá)3噸。如果采用LIPS-200電推進(jìn)系統(tǒng)替代化學(xué)推進(jìn)，僅南北位置保持就可省去810公斤燃料，如果執(zhí)行全電推進(jìn)方案，整星重量將降至2噸以下，從而大幅提升我國(guó)通信衛(wèi)星的容量和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)休斯702SP平臺(tái)已于2012年3月完成了全電推進(jìn)平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了這一重大目標(biāo)，并已進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展的階段。

目前，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)LIPS-200電推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)品均寄予厚望，在總裝備部、國(guó)防科工局、航天科技集團(tuán)等上級(jí)單位的支持下，電推進(jìn)技術(shù)已被納入國(guó)家級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)，成為510所國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的重要研究方向，510所電推進(jìn)技術(shù)已進(jìn)入型號(hào)全面應(yīng)用的又一個(gè)萬(wàn)里長(zhǎng)征。各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和用戶的大力支持，科研人員的辛勤汗水，已經(jīng)結(jié)出了豐碩的成果，這一切都在莊嚴(yán)宣告：中國(guó)衛(wèi)星步入電推進(jìn)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。