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炸開想象力

2016-12-08 06:58:12劉進(jìn)軍
衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò) 2016年10期
關(guān)鍵詞:帆板通信衛(wèi)星推進(jìn)器

+ 劉進(jìn)軍

炸開想象力

+ 劉進(jìn)軍

怎樣探測植物的思維?

怎樣傾聽動物的語言?

怎樣看見不一樣的聲音?

怎樣聆聽五彩繽紛的色彩?

怎樣撫摸優(yōu)雅的地球重力?

怎樣讓手機(jī)變成人體的新器官?

怎樣將可視化軟件滲入敵人的大腦?

怎樣把戰(zhàn)機(jī)、坦克、軍艦化為一鍋濃湯?

怎樣讓電玩游戲變?yōu)檎鎸嵉奶兆鲬?zhàn)?

想象力比知識更重要!

無心插柳——全電動衛(wèi)星

偶然事件常常激發(fā)出靈感和技術(shù)革命。誰聰明誰幸運!

通信衛(wèi)星都裝有電力推進(jìn)器。它用于保持軌道定位、位置保持、姿態(tài)調(diào)整等。電力推進(jìn)器的特點是:體積很小,效率很高,技術(shù)不難,但推力很低。衛(wèi)星專家認(rèn)為,電力推進(jìn)器主要用于軌道調(diào)整和調(diào)姿。

2001年7月12日,歐洲太空局的“阿蒂米斯”號中繼衛(wèi)星發(fā)射升空。由于火箭上面級故障,衛(wèi)星停留在近地點590千米,遠(yuǎn)地點17487千米的低轉(zhuǎn)移軌道上。這離距離36000千米的靜止軌道,還差得很遠(yuǎn)。

怎么辦!飛控人員只有一個辦法:衛(wèi)星上的電力推進(jìn)器臨危受命,臨時充當(dāng)火箭發(fā)動機(jī)。“阿蒂米斯”號的遠(yuǎn)地點發(fā)動機(jī)8次點火,轉(zhuǎn)移到31000千米的圓形軌道上?!鞍⒌倜姿埂钡碾x子推進(jìn)器啟動,歷時18個月,終于到達(dá)地球靜止軌道。

2010年8月14日,美國空軍“先進(jìn)極高頻-1”通信衛(wèi)星發(fā)射,進(jìn)入近地點221千米,遠(yuǎn)地點50179千米的同步轉(zhuǎn)移軌道。衛(wèi)星準(zhǔn)備進(jìn)入靜止軌道時,液體發(fā)動機(jī)發(fā)生故障,不得不開始太空流浪。如果不想辦法使其進(jìn)入靜止軌道,這顆價值5億多美元的衛(wèi)星將報廢,為了拯救衛(wèi)星,衛(wèi)星上的小反應(yīng)發(fā)動機(jī)啟動,12個姿態(tài)控制發(fā)動機(jī)也一起幫忙,將近地點高度提高了4700千米。在這個高度,太陽能帆板打開,電力推進(jìn)器激活。衛(wèi)星電力推進(jìn)器用了9個月時間,終于將衛(wèi)星送入36000千米的靜止軌道。

電力推進(jìn)器挽救了衛(wèi)星。這兩次“無心插柳”的太空救援,為電力推進(jìn)衛(wèi)星的誕生開辟了光輝的道路。電力推進(jìn),改變了衛(wèi)星,也影響了火箭。一場衛(wèi)星技術(shù)革命的“戰(zhàn)爭”已經(jīng)打響。

通信衛(wèi)星主要運行在距離地球的36000千米的靜止軌道。衛(wèi)星怎樣飛到那么高的靜止軌道呢?當(dāng)火箭發(fā)射升空,衛(wèi)星先進(jìn)入250千米左右的轉(zhuǎn)移軌道,然后一次次點燃遠(yuǎn)地點發(fā)動機(jī),環(huán)繞地球飛行,慢慢變大圈子,最后進(jìn)入靜止軌道。

一般衛(wèi)星的遠(yuǎn)地點發(fā)動機(jī),都是液體燃料發(fā)動機(jī),少則幾百千克,多的幾噸,又多又重。2005年,美國波音公司將氙靜電離子發(fā)動機(jī),裝入衛(wèi)星。氙靜電離子發(fā)動機(jī)比液體燃料發(fā)動機(jī)的效率高10倍。但這就是科技的頂點嗎?

NO!汽車、輪船都有電動汽車、電動火車、電動船,為什么衛(wèi)星不能有電動衛(wèi)星呢?這為衛(wèi)星研制打開一條嶄新的思路。當(dāng)歐洲通信衛(wèi)星組織與波音防御與太空公司談判“歐星-115”號時,主張研制一顆全電力推進(jìn)的電動衛(wèi)星。

2015年,美國波音公司的“鬼怪”工廠設(shè)計研制了世界上第一顆采用電動發(fā)動機(jī)的全電動衛(wèi)星。它有4個25厘米直徑的發(fā)動機(jī),每年只要5千克燃料。電動發(fā)動機(jī),不用燃料,太陽能帆板供電,又輕又小。

波音公司的秘密:2臺電動發(fā)動機(jī)位于太陽能帆板之間。

于是,世界上第一顆完全靠電力推進(jìn)的電動衛(wèi)星——“歐星-115”號誕生了。2臺電推進(jìn)器安裝在太陽能帆板下方。由于衛(wèi)星的電力推進(jìn)器取代了常規(guī)的化學(xué)推進(jìn)器,重量下降到原來的一半左右。電動衛(wèi)星的優(yōu)點是:節(jié)省燃料、提高發(fā)射重量、最大化有效載荷。缺點是:需要耗時半年,從250千米的轉(zhuǎn)移軌道飛向36000千米的靜止軌道。

2015年3月2日,“歐星-115”號和“亞星-3A”號兩顆電動衛(wèi)星,搭乘美國太空探索技術(shù)公司的“獵鷹-9”號火箭從佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心發(fā)射升空。電動發(fā)動機(jī)多次啟動,將兩顆衛(wèi)星送入不同傾角的軌道。這是世界航天史上第一次衛(wèi)星串聯(lián)發(fā)射,是一個重要里程碑。

無論怎樣評價全電動衛(wèi)星,它都為衛(wèi)星研制打開一條嶄新的思路?,F(xiàn)在,美國波音公司引領(lǐng)全電動衛(wèi)星的技術(shù)革命。電動衛(wèi)星,為衛(wèi)星指明了未來的方向。高科技,日新月異,稍不留神就落后了。

世界上第一顆電動衛(wèi)星——“歐星-115”號通信衛(wèi)星。

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