发动机就像人的心脏一样,心脏维持人的一切生命活动,而发动机则推动机器的运转。之前,我们聊过了飞机的发动机、火箭的发动机,今天,我们就来看看卫星上的发动机又是什么样的!
早期的卫星,由于推进技术还不成熟,多使用高压冷气推进,而这里的冷气主要是氮气。不仅是卫星,其他航天器比如前苏联的“东方一号”载人飞船、美国的“空间实验室”也用到了冷气推进。冷气推进的优点是安全可靠,无污染,但是推进动力小,性能低下。
如果发动机只使用一种推进剂,就叫单组元推进剂。而像“液氧和液氢”、“液氧和煤油”这些组合就叫双组元推进剂。相应地,只使用一种推进剂比如肼的推进系统,就叫单组元推进系统。在性能上,单组元推进系统比高压氮气推进更为优越,但跟其他动力系统相比,比冲还是较低,主要用在中小型卫星上。
与单组元推进系统相比,双组元推进系统使用两种推进剂。目前,广泛应用于北斗导航卫星、嫦娥一号和嫦娥二号等卫星上的490N发动机,便是属于双组元推进系统。该发动机的推进剂为四氧化二氮(N2O4)和甲基肼,其真空推力为490N,主要用来进行轨道调整,比如爬高。
最后,就是最新的电推进系统,它主要采用离子推力器,但是,实际上在非全电推进的系统中,还可能用到“肼增强推力器”和“电弧推力器”。最核心的离子推进器,其原理是先将气体电离,后用电场力将带电的离子加速后喷出,继而产生推力。