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电推卫星:2016年底发射一颗混合推进通信卫星,2020年前后发射第一颗全电推进通信卫星

赵小津书记一行到长城公司调研

时间:2016-05-11 信息来源:中国空间技术研究院

       5月4日,赵小津书记赴长城公司调研,余后满副院长、院国际业务部和通信卫星事业部参加了调研活动。调研会议由长城公司殷礼明总裁主持,长城公司主要班子成员、主要领导和各地区业务部领导参加了会议。

       长城公司首先从公司整体情况、经营情况、宇航业务"十三五"规划以及重点通信卫星项目进展情况等几个方面进行了介绍,并提出了希望与五院共同探讨的相关建议。

        院国际业务部从院国际业务现状和2016年重点工作等方面进行了介绍,并有针对性地提出了几点建议及对长城公司的期望。通信卫星事业部介绍了全电推卫星平台主要技术指标和研制进展情况,并提出希望与长城公司在首发试验星上开展合作的建议。

      双方就相关话题进行了充分讨论,长城公司也表示将进一步研究全电推试验星合作的方式。

       针对全电推试验星合作,赵书记建议双方成立工作组,开展后续论证;尽快向上级机关进行汇报并与运载火箭研制单位充分沟通协调;同时尽快对国际市场需求进行梳理策划,明确目标市场。


赵小津书记一行到通信卫星事业部专题调研全电推卫星平台研制工作

时间:2016-05-09 信息来源:中国空间技术研究院

       4月29日下午,赵小津书记、余后满副院长、发展计划部、国际业务部等领导一行到通信卫星事业部专题调研全电推卫星平台研制工作。

       调研会上,事业部汇报了全电推卫星平台及应用方案,在介绍国内外全电推卫星发展情况的基础上,重点汇报了事业部全电推卫星平台研制进展情况,分析了市场需求和发展机遇,提出了全电推卫星方案合作模式的设想。随后,与会人员针对全电推平台研制方案、经费测算、用户需求等方面进行深入而热烈的讨论。

      余副院长在肯定通信卫星事业部取得成绩的同时,要求事业部按照赵书记指示要求,系统梳理卫星设计指标,卫星平台和产品能力要实现快速升级,尽快实现产品首飞,扩大影响力、抢占市场先机;要与其他厂所共同加强协调与配合,大力推进国产化工作。

        最后,赵小津书记对全电推卫星平台研制提出了明确要求。


        全电推平台是我国为适应未来通信卫星市场需求,打造的新一代高承载比、高综合性能指标、可灵活柔性载荷配置、支持一箭双星发射的公用卫星平台、高轨在轨服务服务、激光通信、深空探测等领域。平台取消传统的化学推进,采用大功率多模式电推进技术,实现卫星转移轨道变轨和GEO轨道的位置保持和姿态控制任务,可大幅缩减推进剂携带量,发射重量缩减50%。


2015年6月9日新华网北京电(记者喻菲)

      吹一口气产生的力,可以熄灭一支蜡烛,也可以在太空中送航天器去火星,只要不断地“吹”,让速度随时间累积。

  尽管电推力器产生的推力目前仍十分轻微,却可以让人类以更低的成本进入太空,因而被国际宇航界列为未来十大尖端技术之一,成为人类进军更遥远深空的利器。

  推进系统是人类航天发展的基石。国际上电推进技术严格保密。继美、俄、欧、日后,中国依靠自主研发,已经掌握这项当前最先进的空间推进技术,并希望进军国际电推进通信卫星市场。

  中国空间技术研究院通信卫星副总设计师王敏在接受新华社记者专访时说,中国将在2020年前后发射第一颗全电推进通信卫星,为国土及周边区域提供宽带通信数据传输服务。

  在此之前,中国预计将在2016年底发射一颗混合推进通信卫星,其中化学推进用于转移轨道变轨,电推进用于同步轨道定点位置保持。此外,在未来的中国空间站上,也会使用电推进系统。

  专家介绍,电推力器主要包括离子和霍尔两种推力器,它们在本质上是相同的,都是用电能将惰性气体氙气电离,形成由离子和电子组成的等离子体,其中离子在电场作用下加速喷出,产生推力。

  王敏说,电推进消耗的推进剂仅为化学推进的十分之一。一颗典型的5吨重的化学推进通信卫星,其中3吨是燃料,2吨有效重量;如果换成全电推进,则只需300公斤推进剂。

  “如此带来的好处显而易见,卫星重量减轻后,可以一箭双星发射,也可以用便宜的小火箭发射,大大节省了发射费用,或者可安装更多有效载荷,增强卫星功能。”王敏说。

  采用全电推技术后,燃料携带量将不再成为卫星寿命的约束,通信卫星的设计寿命将突破目前15年的上限,达到18至20年。

  专家说,全电推进的主要不足是推力小,目前仅为化学推进的几千分之一,一般不会应用到诸如运载火箭、快速入轨航天器等领域,但作为卫星、飞船、星际探测器的姿态、轨道控制的推力器,以及星际航行的动力,其优势无可比拟。

  电推进更具商业价值的应用是在通信卫星领域。此外,由于更省燃料,电推进在深空探测中的应用越来越受到重视。电推进探测器可以飞得更远,探测更多目标。

  目前国际上已发射5颗电推进深空探测器。其中,日本“隼鸟”号是世界上第一个到达小行星采样并返回地球的航天器。正在探测谷神星的美国“黎明”号是世界上第一个能对两颗小行星详细探测的航天器。

  目前,中国电推力器的功率达到1千瓦至5千瓦量级。中国空间技术研究院计划在2020年完成50千瓦量级大功率推力器的关键技术攻关。如果将40个这样的推力器组成阵列,可让300吨量级的飞船在200天左右到达火星。


我国初具全电推卫星控制能力   将进一步加快多颗卫星的工程化进程

来源:中国航天报     日期:2015/05/21

经过为期两年科研攻关,近日,中国航天科技集团公司五院502所电推进平台控制系统一体化设计方案新鲜出炉。这标志着我国已经初步掌握电推进卫星GNC(制导、导航与控制)系统设计方法,我国在电推进卫星理论研究与工程设计工作中取得重要进展。

如何在“卫星大脑”GNC系统的操控下帮助电推进航天器进行轨道转移、精确入轨以及在轨控制是世界性难题。“与传统的化学推进航天器相比,全电推给航天器的制导、导航与控制技术带来颠覆性改变。”中国航天科技集团公司五院502所研发中心副主任汤亮说。

以通信卫星变轨为例。在发射成功之后,通信卫星要从近地点200公里转移到距离地球3.6万公里的地球静止轨道。在化学推进器的作用下,这一过程卫星只需要5次运行轨迹修正、历时7天左右时间就可以完成。而在电推进技术应用之后,卫星在变轨过程中姿态、运行轨迹需要进行不间断修正,直至变轨完成,在推力作用下,这一过程需要历时180天。

“电推进卫星对GNC系统要求非常高。轨道控制不同方向的耦合、姿态与轨道控制耦合、大量误差源的耦合等问题研究起来要比传统控制方案复杂得多。”汤亮说。

同时,传统化学推进卫星的变轨方式是阶段性变轨,这意味着科研人员只需向卫星平台进行阶段性数据注入就能保证实现变轨。而采用电推进技术后,科研人员需对卫星的运行轨迹进行实时监测和不间断调整。

“一颗卫星电推进持续工作时间如此之长,飞行测控资源又如此有限,要求科研人员对它进行实时监测确实非常困难。”502所某电推进型号副主任设计师石恒表示,这种实际状况也对卫星平台具有更强的自主导航、自主控制甚至一定程度的任务自主规划能力形成了挑战。

“在充分继承我国高轨卫星控制方法的同时,我们设计并验证了一批针对电推进卫星控制的基础方法,其中包括轨道转移控制、自主导航方法等。”502所电推进控制技术攻关小组成员马雪说。

而这样的方案形成了电推进卫星GNC系统完整的问题分析和设计框架,整体提升了电推进卫星自主运行能力,同时方案性能经过数值验证,满足目前我国新型电推进卫星平台指标要求。

“全面突破电推进平台制导、导航和控制的关键技术和在轨实施,将进一步加快我国多颗卫星的工程化进程,实现多平台、多任务的适用目标。”502所研发中心主任何英姿表示,在这一设计方案的作用下,在不久的将来,我国可全面具备全电推通信卫星平台的控制能力。(姚天宇 薛英民)

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