重生之乘風而起 第二千一百一十九章 離子電推

餘老走到黑板前畫了一幅示意圖：「就是這樣，我們完全可以將幾顆衛星的軌道放低一點，放在中地軌道上來丶讓它們既承擔衛星通訊的均衡負載，還可以成為星間鏈路中繼，同時還是鏈路中繼。」

另一名老者補充道：「這就相當於將一部分網關總站搬到了中地軌道上，既兼顧，又靈活，兼備了兩種組網方式的長處。」

「還有一個重要的作用。」另一名老者也說道：「我們能夠通過一箭多星的發射，減低發射成本，然後這些星分作兩層工作，中地衛星可以作為同步衛星的備用星，一旦負責主通訊任務的同步衛星出問題的時候，我們可以讓一顆中地衛星實施變軌操作，將之移送到同步軌道上，替代出問題的那顆衛星。」

「高啊……」周至如今心裏升騰起一種讀好好詩，聽到好歌的感覺，這套新方案簡直太絕妙了。

中地衛星的軌道是兩千到兩萬公裏，同步衛星軌道在三萬五千公裏，兩者之間的距離看似相差了一萬五千公裏，是一段相當遙遠的距離。

然而這一萬五千公裏的距離卻並非大家想像當中那樣難以克服。

這裏有兩個力學原理：離心運動原理和變速圓周運動原理。

衛星在原軌道上做勻速圓周運動，若在某一點瞬間點火加速，則會使得運動軌道變為橢圓軌道，並且軌道半徑變大。

當衛星在低軌道運動到近地點的時候，點火加速。由於此時衛星的速度增加，而萬有引力冇有變化，則衛星由原來的勻速圓周運動變成離心運動，進入一個被拉長成橢圓的新軌道，叫做「轉移軌道」。

隨著衛星在新軌道上不斷遠離地球，需克服萬有引力，則衛星的速度越來越慢，這就好比我們向上拋一個物體，上升的過程中，由於要克服重力，所以會減速。

當衛星運動到轉移軌道的遠地點的時候，運動速度降低到較小，而萬有引力比較大，則衛星又開始朝地球方向做近心運動，且在引力的拉動下，速度越來越快。

在衛星沿轉移軌道再次運動到近地點的時候，又給衛星點火加速，如果這個速度可以萬有引力與向心力平衡的話，衛星就會完成變軌。

當然有時候一兩次點火是不行的，比如後來的嬋娥一號要達到遠離地球三十八萬五千公裏的月球軌道，一共進行了四次變軌。

作為大型的太空飛行器這麽乾倒是冇啥問題，但是作為負荷一兩百公斤的中型衛星，周至不由得好奇起來：「餘老，變軌的燃料又如何解決呢？會不會消耗掉衛星大量的有效載荷呢？」

「不知道你們關心過國家科技進步一等獎冇有？」餘老問道。

說起這個周至就不免有點得意：「瀚文大字庫拿過這個獎。」

餘老樂了，他也忘了周至的背景資料裏有這一茬，點頭笑道：「不過我說的是八七年的那次。」

「蘭州510空間物理研究所是國內最早開展電推進技術研究的單位，早在1974年就開始研製離子電推力係統，到了1986年研製了80毫米汞離子電推進，該成果於1987年獲得了國家科技進步一等獎，達到了國際領先水平，產品水平不弱於從上世紀50年代就開始從事此方麵研究的美國。」

「電推進？離子？」周至覺得這些東西差不多應該是出現在太空科幻小說裏邊的內容，還真不知道現在的空間技術這麽先進了。

「離子推進器是電推進的一種，其特點是推力小丶比衝高，廣泛應用於空間推進，如太空飛行器姿態控製丶位置保持丶軌道機動和星際飛行等。」一名老者可能是這方麵的專家，對周至幾人解釋道：「離子推進的原理很簡單，就是利用電能將工質進行電離，生成離子，離子在靜電場的作用下加速噴出，進而產生推力。」

「從理論上講，在加速過程中冇有能量損失，因此，效率較高，在一千伏的加速電壓下，就可以獲得數千秒的比衝。這種推進方式其實是研發時間最早丶地麵和空間飛行試驗都比較充分的一種電推進。」

「剛剛餘老說獲獎的那個推進器才八十毫米？那能夠產生多大的推力？」周至覺得匪夷所思：「這點力道能夠讓衛星升軌一萬五千公裏？」

「的確是這樣的。」剛剛聲稱可以實現衛星變軌的老人笑道：「離子電推進發動機的特點就如你猜測的那樣，加速力和加速度都非常低，像我們的隻有幾十毫牛頓和幾厘米/平方秒。這種推力差不多就僅僅可以吹動一張紙而已。」

「但與化學火箭極短的燃燒時間不同，電推進火箭提供的加速時間可以很長，因此發動機比衝很大，就是說，用同樣質量的工質，卻能提供更大的總推力和最終速度。」

「雖然它所噴出的隻是一束帶電粒子或離子，所提供的推動力較弱，但隻要離子推進器能夠長期保持效能穩定，最終也可以將太空飛行器加速到更高的速度。」

「因為太空中本來就是真空和輕引力狀態，隻需要很小的一點力量就能夠讓太空飛行器獲得加速度，隻要這個加速度一直存在，哪怕它十分微小，隻要作用時間夠長，也能夠積累而成極高的運行速度。」

這一點隻要是學過初中物理的人都容易理解，要是這樣的話，衛星根本就不用攜帶化學燃料了，隻需要攜帶輕便的壓縮氣體作為工質，再利用太陽帆板產生的電能激發，衛星便可以獲得動力了。

安全，持久，長效，好處簡直多多。

「還真是孤陋寡聞了。」周至咧嘴笑道：「所以我們的衛星準備用上這玩意兒？」

「這位是張樹丘院士，他是我們國家離子電推係統的專家。」餘老指著一個人介紹道：「你聽他給你倒苦水吧。」

「雖然我們在87年就獲得了汞離子推進的突破，但是由於米國也冇有開始應用，所以國家對這個項目一直持有疑慮，最終決定不再從事離子電推進係統的研究。」張樹丘說起來都不免欷歔：「但是510所的同誌們捨不得，也看好這項技術在未來的發展前途，因此並冇有解散科研隊伍，而是在這九年時間裏，通過自籌資金的方式維持著研究，並在93年成功研製出了90毫米氙離子電推進係統！」(本章完)