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第两千六百一十一章 离子电推（第1页）

余老走到黑板前画了一幅示意图：“就是这样，我们完全可以将几颗卫星的轨道放低一点，放在中地轨道上来、让它们既承担卫星通信的均衡负载，还可以成为星间链路中继，同时还是链路中继。”

另一名老者补充道：“这就相当于将一部分网关总站搬到了中地轨道上，既兼顾，又灵活，兼备了两种组网方式的长处。”

“还有一个重要的作用。”另一名老者也说道：“我们能够通过一箭多星的发射，减低发射成本，然后这些星分作两层工作，中地卫星可以作为同步卫星的备用星，一旦负责主通讯任务的同步卫星出问题的时候，我们可以让一颗中地卫星实施变轨操作，将之移送到同步轨道上，替代出问题的那颗卫星。”

“高啊……”周至如今心里升腾起一种读好好诗，听到好歌的感觉，这套新方案简直太绝妙了。

中地卫星的轨道是两千到两万公里，同步卫星轨道在三万五千公里，两者之间的距离看似相差了一万五千公里，是一段相当遥远的距离。

然而这一万五千公里的距离却并非大家想象当中那样难以克服。

这里有两个力学原理：离心运动原理和变速圆周运动原理。

卫星在原轨道上做匀速圆周运动，若在某一点瞬间点火加速，则会使得运动轨道变为椭圆轨道，并且轨道半径变大。

当卫星在低轨道运动到近地点的时候，点火加速。由于此时卫星的速度增加，而万有引力没有变化，则卫星由原来的匀速圆周运动变成离心运动，进入一个被拉长成椭圆的新轨道，叫做“转移轨道”。

随着卫星在新轨道上不断远离地球，需克服万有引力，则卫星的速度越来越慢，这就好比我们向上抛一个物体，上升的过程中，由于要克服重力，所以会减速。

当卫星运动到转移轨道的远地点的时候，运动速度降低到较小，而万有引力比较大，则卫星又开始朝地球方向做近心运动，且在引力的拉动下，速度越来越快。

在卫星沿转移轨道再次运动到近地点的时候，又给卫星点火加速，如果这个速度可以万有引力与向心力平衡的话，卫星就会完成变轨。

当然有时候一两次点火是不行的，比如后来的婵娥一号要达到远离地球三十八万五千公里的月球轨道，一共进行了四次变轨。

作为大型的航天器这么干倒是没啥问题，但是作为负荷一两百公斤的中型卫星，周至不由得好奇起来：“余老，变轨的燃料又如何解决呢？会不会消耗掉卫星大量的有效载荷呢？”

“不知道你们关心过国家科技进步一等奖没有？”余老问道。

说起这个周至就不免有点得意：“瀚文大字库拿过这个奖。”

余老乐了，他也忘了周至的背景资料里有这一茬，点头笑道：“不过我说的是八七年的那次。”

“兰州510空间物理研究所是国内最早开展电推进技术研究的单位，早在1974年就开始研制离子电推力系统，到了1986年研制了80毫米汞离子电推进，该成果于1987年获得了国家科技进步一等奖，达到了国际领先水平，产品水平不弱于从上世纪50年代就开始从事此方面研究的美国。”

“电推进？离子？”周至觉得这些东西差不多应该是出现在太空科幻里边的内容，还真不知道现在的空间技术这么先进了。

“离子推进器是电推进的一种，其特点是推力小、比冲高，广泛应用于空间推进，如航天器姿态控制、位置保持、轨道机动和星际飞行等。”一名老者可能是这方面的专家，对周至几人解释道：“离子推进的原理很简单，就是利用电能将工质进行电离，生成离子，离子在静电场的作用下加速喷出，进而产生推力。”

“从理论上讲，在加速过程中没有能量损失，因此，效率较高，在一千伏的加速电压下，就可以获得数千秒的比冲。这种推进方式其实是研发时间最早、地面和空间飞行试验都比较充分的一种电推进。”

“刚刚余老说获奖的那个推进器才八十毫米？那能够产生多大的推力？”周至觉得匪夷所思：“这点力道能够让卫星升轨一万五千公里？”

“的确是这样的。”刚刚声称可以实现卫星变轨的老人笑道：“离子电推进发动机的特点就如你猜测的那样，加速力和加速度都非常低，像我们的只有几十毫牛顿和几厘米平方秒。这种推力差不多就仅仅可以吹动一张纸而已。”

“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，用同样质量的工质，却能提供更大的总推力和最终速度。”

“虽然它所喷出的只是一束带电粒子或离子，所提供的推动力较弱，但只要离子推进器能够长期保持性能稳定，最终也可以将航天器加速到更高的速度。”

“因为太空中本来就是真空和轻引力状态，只需要很小的一点力量就能够让航天器获得加速度，只要这个加速度一直存在，哪怕它十分微小，只要作用时间够长，也能够积累而成极高的运行速度。”

这一点只要是学过初中物理的人都容易理解，要是这样的话，卫星根本就不用携带化学燃料了，只需要携带轻便的压缩气体作为工质，再利用太阳帆板产生的电能激发，卫星便可以获得动力了。

安全，持久，长效，好处简直多多。

“还真是孤陋寡闻了。”周至咧嘴笑道：“所以我们的卫星准备用上这玩意儿？”

“这位是张树丘院士，他是我们国家离子电推系统的专家。”余老指着一个人介绍道：“你听他给你倒苦水吧。”

“虽然我们在87年就获得了汞离子推进的突破，但是由于米国也没有开始应用，所以国家对这个项目一直持有疑虑，最终决定不再从事离子电推进系统的研究。”张树丘说起来都不免欷歔：“但是510所的同志们舍不得，也看好这项技术在未来的发展前途，因此并没有解散科研队伍，而是在这九年时间里，通过自筹资金的方式维持着研究，并在93年成功研制出了90毫米氙离子电推进系统！”

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