SMART-1號的等離子發(fā)動機(jī)工作原理是怎樣的。

【專家解說】：離子發(fā)動機(jī)，也就是通常所說的“電火箭”，其原理也并不復(fù)雜，推進(jìn)劑被電離成粒子，在電磁場中加速，高速噴出。從發(fā)展趨勢來看，美國的研究范圍幾乎覆蓋了所有類型的電推力器，但以離子發(fā)動機(jī)的研制為主，美國航宇局在其中扮演了最活躍的角色。最近它有一項規(guī)模很大的計劃，即“太陽電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用及準(zhǔn)備計劃”。1998年10月美國航宇局發(fā)射的空間探測器“深空”1號率先實現(xiàn)了以離子發(fā)動機(jī)系統(tǒng)為主推進(jìn)，這標(biāo)志著電推進(jìn)的應(yīng)用進(jìn)入了一個嶄新階段?！吧羁铡?號在離子推進(jìn)系統(tǒng)工作期間，其自主導(dǎo)航儀能夠根據(jù)太陽電池陣產(chǎn)生電能的模型和器載設(shè)備功耗的情況，選擇推力器的節(jié)流級，調(diào)節(jié)推力大小。在一般情況下，彈道機(jī)動和中途修正也由離子推進(jìn)系統(tǒng)來執(zhí)行。 歐空局已經(jīng)將電推進(jìn)作為未來十大尖端技術(shù)之一。目前法國正在研制穩(wěn)態(tài)等離子體推力器，歐空局準(zhǔn)備應(yīng)用氙離子推力器。歐空局向月球發(fā)射SMART-1探測器的目的之一就是驗證如何利用離子推進(jìn)技術(shù)把未來的探測器送入繞水星運(yùn)行的軌道。 俄羅斯的穩(wěn)態(tài)等離子體推力器得到了實際應(yīng)用。日本的電弧加熱式推力器已在空間自由飛行器上通過在軌測試。 目前，國際電推進(jìn)研究對象還擴(kuò)展到了一些采用新的工作原理的推進(jìn)方案，如采用微加工工藝成型的微型離子器、采用等離子體氣體聚變的推力器等。而所有這些項目大多得到了政府和大公司的資金支持。 國際上核推進(jìn)技術(shù)的研發(fā)也已嶄露頭角。核推進(jìn)火箭提供的最大速度增量可達(dá)到每秒22千米，可以大大縮短探測器到達(dá)月球的時間。運(yùn)用核推進(jìn)火箭，探測器到達(dá)土星的飛行時間只需要3年，而傳統(tǒng)航天器則要花費(fèi)7年的時間。核推進(jìn)火箭非常安全而且有利于環(huán)保，這一點(diǎn)與人們平時的想象相反，因為發(fā)射核火箭時，放射性并不強(qiáng)。載有核助推器的空間探測器可作為普通化學(xué)火箭頭部的有效載荷被發(fā)射出去，當(dāng)有效載荷進(jìn)入地球高軌道(即大約800千米以上)時，核反應(yīng)堆開始工作。 制造核動力火箭發(fā)動機(jī)所需的技術(shù)并非遙不可及。目前美國已經(jīng)設(shè)計出一種小型核動力火箭發(fā)動機(jī)，稱為微型核反應(yīng)堆發(fā)動機(jī)，大約還要6~7年可制造出來。美國航宇局最近表示，它近期在月球探測技術(shù)方面想做的主要是加速包括核能推進(jìn)在內(nèi)的新推進(jìn)技術(shù)的研發(fā)工作。在美國航宇局2003財年預(yù)算草案中，有4650萬美元用于核推進(jìn)研究;有7900萬美元用于航天器核反應(yīng)堆研制。 在月球探測中，縮短到達(dá)月球的時間，使觀測衛(wèi)星能以較少的推進(jìn)劑攜帶更多的觀測儀器等要求，都會使電推進(jìn)、核推進(jìn)等高效推進(jìn)技術(shù)成為最重要的技術(shù)而得以更快地發(fā)展。 高效能源變換技術(shù)將朝著小型、輕便太陽電池方向發(fā)展。在傳輸技術(shù)方面，未來將開發(fā)微波或激光能源傳輸技術(shù)，包括從衛(wèi)星到月球探測器，從月球上的能源站到月球探測器等的能源傳輸。 由于傳統(tǒng)控制技術(shù)越來越難以滿足航天器月球探測任務(wù)多樣性和姿態(tài)控制、軌道控制的高性能指標(biāo)要求，先進(jìn)航天國家早在20世紀(jì)80年代就著手發(fā)展航天器智能自主技術(shù)，并在自己的空間探測計劃中逐漸增大了對智能自主技術(shù)的投入力度。 歐空局較早就展開了在軌智能自主技術(shù)的研究。美國航宇局“新盛世”計劃把智能自主技術(shù)放在首位，旨在研制自主航天器，使深空探測器能自主完成導(dǎo)航控制、數(shù)據(jù)處理、故障判斷和部分重構(gòu)與維修工作，從而大大減少對地面測控、通信等支持系統(tǒng)的依賴。俄羅斯和日本的航天研究機(jī)構(gòu)，在自主技術(shù)方面也都開展了研發(fā)工作。印度宇航界也非常重視具有自主功能的軟件的開發(fā)。 先進(jìn)航天國家在“戰(zhàn)略規(guī)劃→研究開發(fā)→型號應(yīng)用”各個層次都非常重視探測器智能自主技術(shù)。他們往往按照“走一步、看一步、想一步”的三步曲進(jìn)行發(fā)展，即利用先進(jìn)成熟技術(shù)做當(dāng)前之事，與此同時大力開發(fā)試驗下一步先進(jìn)技術(shù)，同時還要想到更遠(yuǎn)的需求以便提早作技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。