我国首颗全电推进卫星问世指日可待

目前，中国开发应用的全电力推进系统已达到国际先进水平，将全面进入工程应用阶段，以满足通信卫星系列平台、高轨遥感平台和深空探测器的发展需求。与此同时，中国已经完成了全电力推进卫星平台的详细设计中国航天科技集团第五研究院卫星技术专家、通信卫星项目总指挥周志成最近对《科技日报》表示:“中国第一颗全电力推进卫星的成功开发指日可待，预计今年内具备投放市场的条件。”

今年3月2日，由美国波音公司研制的两颗全电力推进卫星——亚洲广播卫星3A和欧洲通信卫星115西B发射升空。这是世界上第一颗发射进入轨道的全电力推进通信卫星，这意味着卫星的技术发展和应用空间正在发生重大变化。

记者从第五航天科学技术研究院获悉，在不久的将来，中国的全电力推进卫星也将进入深远的空间，并在更多的空间探索和技术应用中发挥重要作用。

让卫星“瘦身”和“增强”

全电力推进技术是一种新的航天器设计技术，它使用电力推进系统代替化学推进系统作为空间动力。由于其高比冲的优点，它可以将航天器的有效质量提高到90%左右，大大减轻卫星的发射重量，降低对运载火箭运载能力的要求。

周志成说，全电力推进技术可以使人类以更低的成本进入太空领域，这必将深刻改变通信卫星的面貌，甚至直接影响高轨道运载火箭的市场。同时，可以以较小的成本实现超远距离深空探测、多目标探测、采样返回等速度增量要求较大的空间探测任务。

他说，随着全电力推进技术的采用，卫星的发射重量可以从目前的5至7吨的主流重量大幅度降低到2至4吨，从而可以用更小、更便宜的火箭发射通信卫星，并减少用户的项目投资。

其次，全电力推进技术可以大大延长通信卫星的寿命。周志成说，随着全电力推进技术的采用，燃料运载能力将不再是卫星寿命的限制，通信卫星的设计寿命将普遍超过目前15年的限制，达到18至20年。

他介绍说，全电力推进卫星对空间电源的发电要求已经大大提高。进入同步轨道后，多余的电能可以提供给通信负载，使通信能力更强，连接用户数量更多。此外，借助卫星的独立监测和管理，卫星的长期运行和管理可以更加智能化，地面运行更加简单，提高卫星运行的安全性和可靠性。

发展电力推进技术成为各国共识

目前，国际上主要的通信卫星平台都是早期基于化学推进系统设计的。进入20世纪90年代后期，各国相继实施了改进，以提高平台的能力和负载电力推进系统。

航天科技第五研究院510研究所所长张伟文表示，目前在轨卫星配备了一套供电系统，主要依靠太阳能电池板获取太阳能，维持卫星正常运行。电力推进系统的电源来源于该系统。

近年来，电力推进技术已成功应用于国外卫星，并日趋成熟。

周志成表示，目前，波音和洛马的电力推进系统使用最广泛，应用水平更深。两家公司的通信卫星都采用了5千瓦级的大功率多模式电力推进器。电力推进不仅用于南北位置维护，还用于一些轨道转移任务。美国劳拉公司、轨道科学公司、欧洲特雷兹公司、空中客车公司、OHB公司和日本三菱公司等其他公司也在卫星上采用了1千瓦的电力推进器，主要用于南北位置维护任务。

2012年，波音公司率先提出了全电力推进卫星的概念。其BSS-702SP全电力推进平台一经发射，就赢得了四个卫星订单，从而引领了全球全电力推进卫星的发展浪潮。近年来，全球主要卫星制造商已经启动了全电力推进卫星开发和发射计划。

目前，国际航天工业已将电力推进技术列为未来十大先进技术之一，并将其视为衡量未来大容量长寿命卫星先进性的重要“基准”。大力发展电力推进技术已成为所有航天大国的共识。数据显示，世界上已经发射和计划发射的全电力推进系统航天器数量已经超过50艘，未来国际空间发射中使用电力推进系统的航天器比例将进一步扩大。

中国的全电力推进系统已经具备在轨应用能力。

在电力推进技术方面，中国进行了长期的科学研究，拥有雄厚的技术储备。

周志成表示，中国东方红三号B卫星平台搭载电力推进系统后，与美国劳拉公司和欧洲特雷兹公司相比，电力推进系统的应用方案基本相似，技术指标水平相当，平台的性价比和负载率达到或略高于国外同类卫星。目前，第五研究院通信卫星事业部已将国家通信总局开发的东三堡平台和东四增强型平台推向市场，新一代东五坪平台建设正在稳步推进。

在全电动卫星领域，中国和世界航天大国同步起步，在关键技术上取得重要进展。

2012年10月，中国的Praxis-9卫星发射成功，验证了各种电力推进技术方案的正确性、在轨性能、与航天器的兼容性以及长期在轨运行能力，这意味着中国的全电力推进系统已初步具备在轨应用能力。

"通信卫星中使用的电推进器主要是离子推进器和霍尔推进器."周志成表示，波音和日本卫星主要使用离子推进器，而劳拉、洛马、特雷兹和空客等公司主要使用霍尔推进器。两个推进器本质上是一样的。它们用电能电离惰性气体氙，形成由离子和电子组成的等离子体。离子在电场的作用下加速产生推力。不同之处在于离子推进器的电离区和加速区是分开的。该推进器具有较高的效率和比冲。其缺点是组成复杂，电源种类多。霍尔推力器的电离区和加速区是一体化的，体积较小，电源类型较少，缺点是比冲量小，羽流角大。这两个推进器在国内的研究和发展中取得了很大进展，并在实际的9号卫星上进行了试验他说。

周志成表示，目前，我国已有多台机组完成了大功率长寿命多模式电动推力器的样机研制，并通过了长期稳定点火试验。小推力长周期组合姿态和轨道控制技术等其他关键技术也取得了重要进展，满足了工程应用需求。与此同时，中国已经完成了全电力推进卫星平台的详细设计。“为了满足国内外用户的需求，我国已经完成了一批全电动卫星的项目建议书。”

预计到2020年，中国将实现千瓦级电力推进产品的批量推广应用，实现快速启动电力推进和多模式电力推进产品的可靠性提升，完成50千瓦级大功率推进器的关键技术研究。

(北京，5月14日，《科技日报》)