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标  题: 欧洲月球探测首次利用太阳能 新技术验证技术影响深远
发信站: 哈工大紫丁香 (Thu Jun 17 09:40:45 2004), 站内

http://www.china-spacenews.com 航天科技  2004年6月16日

 
　　欧洲空间局的智慧1号月球探测器正在顺利地向月球进发，探测器上安装的太
阳能离子发动机已在太空连续正常运转9个多月，向世人表明了离子发动机的巨大
优势。 

首次利用太阳能推进去月球

　　2003年9月27日，欧洲空间局成功发射了它的第一个月球探测器智慧1号，从而
使其成为继前苏联、美国、日本之后世界上第四个能够发射月球探测器的国家。作
为欧洲探月的急先锋，“智慧1号”外形是一个1570厘米x 115厘米x 104厘米的立
方体，起飞质量为370千克，太阳能帆板展开后翼展为14米，提供的电力为1.9千瓦
，造价约1.08亿美元。

　　“智慧1号”是世界上第一个利用太阳能电火箭作为推进装置进行远距离飞行
的航天器。按照预定计划，“智慧1号”的整个飞行过程分为发射与早期入轨、地
球逃逸、月球俘获和月球观测4个阶段。除了发射采用化学火箭外，包括早期入轨
在内的其他阶段的飞行都依靠太阳能电火箭提供推力来完成。

　　升空后的“智慧1号”利用自身携带的太阳能电火箭从地球赤道上空3.6万公里
的远地点开始缓慢地提升轨道高度，大约需用16个月的时间逐步逼近月球，最终进
入近月点1000公里、远月点10000公里的月球极地轨道运行。“智慧1号”将绕月运
行最短半年、最长1年的时间，以开展对月球的探测工作。这样，它总计将在太空
飞行22个月至28个月，在此期间随时随刻都对太阳能电火箭进行着考验。太阳能电
火箭是正在发展中的新技术，属于非常规推进系统。它与普遍使用的液体火箭、固
体火箭等化学火箭有所不同，是靠太阳能工作，而后者是靠化学能工作的。化学火
箭发动机的推进剂把化学能转变为热能，经过喷管的气动热力加速，再转化为喷射
燃气流的动能来产生推力。而太阳能电火箭发动机的工作介质则是通过太阳能转换
成的电能予以加热的方式或这种电能产生的静电场、电磁场的作用获得动能来实现
反作用推进的。

　　为“彗星1号”提供飞行动力的太阳能电火箭发动机，严格说是太阳能等离子
体发动机。太阳能等离子体发动机的原理是，经过光电转换装置将太阳能变为电能
，再通过结构设计使电能产生电磁场；工作介质在高温下被电离，电子从原子或分
子中跑出，丢掉电子的原子或分子带正电，逸出的电子带负电，它们在总体上是呈
中性的，这就形成了等离子体；呈中性的等离子体具有导电性，与磁场能相互作用
，由电磁感应可以获得产生加速度的力。

　　在智慧1号的太阳能等离子体发动机上，采用高效的砷化镓太阳能帆板将太阳
光能转换成电能，使用氙气作为工作介质。砷化镓能在高温、高光强下工作，具有
较强的抗辐射能力，氙气是一种稀有的惰性气体。这台新型推进装置被命名为PPS
－1350型等离子体霍尔效应推力器，由法国著名的飞机发动机制造商斯奈克玛公司
研制。它不仅可将太阳能转化为电能并进而产生电磁场，而且能利用电能电离氙气
原子，形成等离子体，再通过电磁场的作用，使氙离子流高速喷出，从而为“智慧
1号”提供约为70毫牛的推力。

　　这种太阳能电火箭比通常使用的化学火箭效率要高10倍，所需推进剂即工作介
质较少，可使航天器有更多的空间装载有效载荷。由于它利用的是取之不竭的太阳
能，故而能在太空无重力状态下连续运转几年时间。缺点是推力和加速度都很小，
要使航天器达到预定的飞行速度，用时很长。如“智慧1号”的太阳能等离子体发
动机提供的加速度只有0.2毫米/秒2。它的重要意义在于，假若这次飞行试验成功
，今后就会在更远距离航行的航天器上采用这种推进系统。

验证新技术影响深远

　　为了掌握太阳能等离子体发动机的实际技术性能，在“智慧1号”上装置了电
推进诊断组件，用来监测推进系统的工作情况及其对航天器的作用效果。同时，它
还携有航天器电势、电子与尘埃实验件，用以监测推进系统对电子通量、电场和航
天器电势的影响，并研究地－月空间的带电环境。此外，它还载有试验地球与遥远
航天器之间的激光通信技术、实验航天器自主导航计算机技术等的先进设备。

　　就对月球探测和对太阳观测来说，“智慧1号”装载着6种科学仪器，分别用来
测绘月面地形，寻找月球两极月坑内的水冰并绘制月球矿产图，研究月球表面主要
化学成分，监测太阳X射线和太阳光变化情况，验证测量行星及其卫星旋转情况的
新方法，近距离观测太阳风对月球的影响。其中重量为3千克的小型成像X射线光谱
仪，可识别和测绘月面的主要化学元素。它提供的镁铁比例数据将有望为解释月球
起源提供证明，即月球究竟来自何方，是地球分裂出去的一部分，还是地球引力俘
获的小行星。这一探测技术如获成功，将来会被用在行星探测器上。

　　在“智慧1号”上所试验的太阳能等离子体发动机等新技术和它采用的多项探
测技术，如被证明达到了预期的效果，将会对未来欧洲乃至世界航天技术的发展产
生深远影响和重要作用。
 


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