微小卫星的在轨推进技术[1]
微小卫星导航定位与控制技术研究

微小卫星导航定位与控制技术研究近年来,随着科技的飞速发展,微小卫星成为航天领域的新兴热点之一。
微小卫星的小型化和低成本使得其应用范围越来越广,而导航定位与控制技术是微小卫星能够成功完成任务的关键。
本文将重点探讨微小卫星导航定位与控制技术的研究进展及应用前景。
微小卫星的导航定位主要通过全球定位系统(GPS)来实现。
GPS是一种通过接收卫星发射的信号来确定接收器位置的技术,它在微小卫星导航定位中具有重要作用。
通过收集多个卫星信号并进行计算,微小卫星可以确定自身的位置和速度。
但是由于微小卫星的尺寸和重量限制,其接收天线和处理器的性能有限,可能会导致定位精度下降。
因此,针对微小卫星的导航定位技术需要特别优化,以提高定位精度和可靠性。
在微小卫星控制技术方面,重点关注的是姿态控制与轨道控制。
姿态控制用于调整卫星的姿态,使其能够保持稳定的飞行状态,并确保卫星的设备和传感器能够正确工作。
常用的姿态控制方法包括反射轮控制和磁强计控制等。
反射轮控制通过调整反射轮的转速和方向来实现姿态调整,而磁强计控制通过测量地球磁场来确定卫星的姿态,并进行相应的控制。
轨道控制则是为了使微小卫星能够达到期望的轨道,常用的控制方法包括推力系统控制和轨道谐振控制等。
推力系统控制通过控制微小卫星的推进器来调整轨道,而轨道谐振控制通过调整卫星的姿态来达到谐振轨道。
这些控制技术的研究都旨在提高微小卫星的工作效果和任务完成能力。
微小卫星导航定位与控制技术的研究还面临一些挑战。
首先,微小卫星的资源有限,包括能源、通信带宽和计算能力等,这对导航定位和控制技术的研究设计提出了特殊要求。
其次,微小卫星在发射过程中会受到外界环境的干扰,如大气层、空气摩擦和辐射等,这些因素会影响导航定位和控制技术的性能和精度。
另外,微小卫星在运行过程中还面临天体力学效应的影响,如引力潮汐等,这些效应会对导航定位和控制带来不确定性和不稳定性。
因此,对微小卫星导航定位与控制技术的研究需要充分考虑这些挑战,并提供相应的解决方案。
小型卫星技术的发展现状及未来趋势分析

小型卫星技术的发展现状及未来趋势分析一、引言近年来,小型卫星技术在航天领域发展迅猛,成为探索太空的新方式和新选择。
本文将对小型卫星技术的发展现状进行探讨,并展望其未来的发展趋势。
二、小型卫星技术的发展现状1.发展背景传统的大型卫星需要庞大的投资和复杂的技术支持,对于大多数国家和企业来说是一项巨大的负担。
而小型卫星技术的出现,以其低成本、可快速部署和灵活性等特点,改变了航天行业传统的格局。
2.应用领域小型卫星技术的应用领域广泛,包括地球观测、通信、科学研究、农业监测等。
其中,地球观测是目前小型卫星应用最为广泛的领域。
通过小型卫星的高分辨率图像,可以实时监测地球上的自然灾害、环境变化等情况,为人类社会的可持续发展提供重要数据支持。
3.技术突破随着科技的不断进步,小型卫星技术在多个方面取得了重大突破。
首先是卫星的微小化,如纳米卫星和立方卫星等。
这些卫星体积小、重量轻,可以通过发射成百上千颗卫星形成卫星网络,实现全球覆盖。
其次是卫星的通信技术的进一步提升,使得小型卫星能够实现高带宽、低延迟的数据传输。
再次是卫星的能源供应技术的改进,如太阳能电池板和新型电池技术,可以为卫星提供长期稳定的能源。
四、小型卫星技术的未来趋势1.进一步微小化随着科技的不断发展,小型卫星将更加微小化。
未来可能出现纳米级别的卫星,甚至可以嵌入到其他物体中,如衣服、眼镜等,实现隐形观测。
2.多源数据融合未来,小型卫星将与其他技术相结合,实现多源数据的融合。
例如,结合人工智能技术,对卫星图像进行深度学习和分析,可以更加准确地获取地球上的各种数据,为科学研究和应用提供更大的价值。
3.星星点点的未来随着小型卫星技术的发展,未来可能出现数以千计的小型卫星组成的星际网,形成全球覆盖的卫星网络。
这种星际网可以实现跟踪、通信和数据传输等多种功能,为人类社会的发展提供强有力的支持。
五、结论小型卫星技术作为一项革命性的创新,正在改变着航天行业的格局。
随着技术的不断突破和发展,小型卫星技术将继续向前迈进,在地球观测、通信、科学研究等领域发挥越来越重要的作用。
航天器空间微小型卫星技术考核试卷

B.发射周期短
C.技术复杂度低
D.轨道寿命长
8.微小型卫星在空间探测中的主要应用是?()
A.通信
B.导航
C.地球观测
D.深空探测
9.以下哪种传感器不适合安装在微小型卫星上?()
A.摄像头
B.红外线传感器
C.雷达
D.重力梯度仪
10.微小型卫星的发射方式一般是什么?()
A.独立发射
B.搭载发射
7.微小型卫星在空间环境中可能遭受的辐射类型包括____、____和____。()
8.通信是微小型卫星的一项重要应用,其中____通信是一种常用的方式。()
9.微小型卫星的长期在轨运行需要解决的主要问题是____和____。()
10.微小型卫星的发展促进了____和____技术的进步。()
四、判断题(本题共10小题,每题1分,共10分,正确的请在答题括号中画√,错误的画×)
20. ABCD
三、填空题
1. 500千克
2. 10
3. 90
4.三结砷化镓太阳电池
5.姿态传感器、执行机构、控制算法
6. Falcon 9
7.宇宙射线、太阳粒子、地球辐射带
8. S频段
9.电源管理、热控制
10.微电子技术、通信技术
四、判断题
1. √
2. ×
3. √
4. ×
5. ×
6. ×
7. √
8. ×
C.火箭发射
D.航天飞机发射
11.下列哪项不是微小型卫星面临的挑战?()
A.资金不足
B.技术限制
C.法规限制
D.市场竞争
12.微小型卫星的寿命一般有多长?()
A.几个月
B.一年
深空探测中的微型推进器技术

作 者 简 介 :徐 晓 辉 (9 1 ,女 ,在 读 硕 士研 究 生 ,讲 师 。 17 -) 主要 从 事机 电 、数 控 及 计 算机 辅 助 设 计 等 方 面 的教 学 和 科 研
推 进 器 。 本 文 对 适 合 于微 小 推 进 器 的 各 种 微 小 推 进 器 , 尤 其 是 基 于 M E MS技 术 发 展 的 微 小 推 进 器 作 了一 个 较 全 面 的 论 述 。
关 键 词 :深 空 探 测 ;微 小 飞 行 器 ;微 小 推 进 器
中 图分 类 号 :V 3 4
表 2 微 , .星 对 推 力和 比冲 的要 求 j- p x .
飞 行 器 类 型
小 卫 星
小 卫星特有 的功 能 .多颗微小卫 星组成 星座 ,能更 好地完
成任务 ,有时甚至能 完成 用一颗大卫星无 法完成 的任 务 。
1 微 小 卫 星 与 推 进 器
11 深 空探测 中微 小飞 行器 对推 进 器的 要 求 .
收 稿 日期 :2 0 — 9 2 070—9
比 冲量 ( N ) ms
OO 3 .1
最 小 推 力 ( N m)
46 .5
微 卫 星
纳 卫 星
00 5 .0
Oo O .o 2
15 . 7
Oo . 6
12 现有推 进 器介 绍 .
按照 工 作原 理 分 ,推 进器 主要 有 化学 推 进器 、电推 进器 以及 其他 类 型推 进器 。 相 比较 于化 学 推进 器 而言 .电推 进器 普遍 具 有 比冲 高 的 特 点 [。如 图 1中所 示 的 电 推 进 器 的 比 冲一 般 在 5 1 8 0 2 0 0 ,而且 随 着 星上 电源 系统 的改 进 ,还 可 以进 0 ~0 0s
微纳卫星的几种在轨发射方法

微纳卫星的几种在轨发射方法徐映霞【期刊名称】《国际太空》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】8页(P72-79)【作者】徐映霞【作者单位】北京空间科技信息研究所【正文语种】中文过去的几年中,低成本、微型化器件的发展促进了微纳卫星的蓬勃发展,研发和飞行的微纳卫星数量显著增加,其用途包括对地观测、技术验证、组成星座和行星际任务。
然而,微纳卫星进入空间的能力相对滞后,虽然各国开展了一些研究计划,为微纳卫星提供发射机会,但仍有不少微纳卫星无法快速进入空间,得到验证。
阻碍进入空间能力快速发展的原因是,微纳卫星发射不是一个有利可图的市场,降低成本是主要问题。
使微纳卫星快速进入空间的方法研究大约开始于1999年,最初都是在运载火箭上面做文章,通过改进运载火箭接口以及使用二级载荷适配器(ESPA),利用运载火箭的多余推力,将微纳卫星送入轨道。
但是这些常规发射方式仍然不能满足微纳卫星迅速增长的进入空间需求,而且发射价格过高,难以承受,因而带动了非常规方法进入空间的研究。
常规发射方式指通过运载火箭及上面级将微纳卫星送入轨道的方式,现在较为成熟;非常规发射方式也称在轨发射方式,即指多个航天器一同搭乘运载火箭进入轨道,并与运载火箭及上面级分离后,在适当的时机由其中一个在空间运行的航天器再次释放,使另一个或另多个航天器进入轨道的方式。
这种方式的优势是费用更低、机会更多,并可以选择发射时间,在需要的时候将微纳卫星送入轨道。
在轨发射方式是近几年为应对迅猛增长的微纳卫星发射市场而发展起来的,它的出现为微纳卫星进入空间提供了大量机会。
虽然之前偶尔有空间探测器或者卫星通过这种方式实现其任务需要,但基本都是为更好地完成同一任务所采取的措施,不包含在本文所介绍的在轨发射方式中。
空间站释放方式经过2012-2013年的试验阶段,从2014年开始进入大规模应用阶段,每年维持在数十颗的释放数量,未来前景也十分看好。
目前,空间站释放的商业服务由美国纳莱克斯公司(NanoRacks)和空间飞行公司(Spaceflight)以及日本的载人航天系统公司(JAMSS)提供,其需求远超出纳莱克斯公司的预期,并已接近目前“国际空间站”可提供的极限。
微型卫星:低成本太空探索方案

微型卫星:低成本太空探索方案随着科技的不断发展,太空探索已经成为人类探索未知的重要领域之一。
然而,传统的太空探索项目往往需要巨额资金投入,这也限制了许多国家和机构的参与。
为了降低成本、提高效率,微型卫星作为一种全新的太空探索方案逐渐受到人们的关注。
本文将探讨微型卫星的定义、特点以及其在低成本太空探索方案中的应用。
一、微型卫星的定义微型卫星,顾名思义,是指体积小、重量轻的卫星。
通常来说,微型卫星的质量在1-100千克之间,体积在1立方米以内。
相比于传统的大型卫星,微型卫星具有成本低、研发周期短、灵活性高等特点。
微型卫星通常包括纳米卫星、皮卫星和小卫星等多种类型,它们可以完成各种不同的任务,如科学实验、地球观测、通信传输等。
二、微型卫星的特点1. 低成本:微型卫星的研发、制造和发射成本相对较低,大大降低了太空探索的门槛,使更多的国家和机构有能力参与到太空探索中来。
2. 灵活性高:微型卫星体积小、重量轻,可以灵活地进行组网、编队飞行,实现多卫星协同作业,提高任务执行的效率和成功率。
3. 研发周期短:相比于传统的大型卫星项目,微型卫星的研发周期更短,可以更快地响应任务需求,快速实现任务的部署和执行。
4. 多样化应用:微型卫星可以用于科学实验、地球观测、气象预报、通信传输等多个领域,具有广泛的应用前景。
三、微型卫星在低成本太空探索方案中的应用1. 科学实验:微型卫星可以搭载各种科学仪器,进行空间科学实验,探索宇宙的奥秘,推动科学技术的发展。
2. 地球观测:微型卫星可以进行地球观测,监测气候变化、自然灾害等情况,为环境保护和资源管理提供数据支持。
3. 通信传输:微型卫星可以用于建立卫星通信网络,提供全球通信覆盖,改善偏远地区的通信条件。
4. 资源探测:微型卫星可以用于资源勘探,如矿产资源、水资源等,为资源开发提供数据支持。
5. 太空探索:微型卫星可以进行深空探测任务,探测外太空的星球、恒星等,拓展人类对宇宙的认知。
小型卫星行业的发展现状与未来趋势分析

小型卫星行业的发展现状与未来趋势分析近年来,小型卫星的应用领域逐渐扩大,对于世界各国的科学研究、商业发展以及国家安全等方面都起到了重要的推动作用。
本文将从小型卫星行业的背景与现状、技术发展趋势以及应用前景等方面进行探讨。
一、小型卫星行业背景与现状小型卫星是指重量不超过500千克的人造卫星,相比于传统的大型卫星,它们具有体积小、成本低、响应速度快的特点。
小型卫星的发展得益于技术进步和市场需求的双重推动。
首先,技术进步为小型卫星的发展提供了基础。
随着电子技术、通信技术和航天技术的不断发展,卫星的体积和重量逐渐减小,使得小型卫星的研制成为可能。
同时,发射载运工具的进步也为小型卫星的发射提供了保障,例如火箭改进以及太空探索公司的商业火箭。
其次,市场需求是小型卫星行业发展的重要原因。
随着信息时代的到来,对于空间数据的需求日益增长。
小型卫星在地球观测、气象预测、农业监测等领域有着广泛的应用价值,能够为人们提供准确、实时的数据支持。
二、小型卫星技术发展趋势小型卫星的技术发展在过去几年里取得了巨大的进展,主要表现在以下几个方面。
首先,小型卫星的通信能力不断增强。
传输数据是卫星的重要功能之一,随着通信技术的进步,小型卫星的通信系统也得到了升级。
采用高速、高效的数据传输技术,使得卫星能够更好地实现数据的上传和下载。
其次,小型卫星的能源系统得到了改进。
由于小型卫星的体积有限,传统的能源系统往往难以满足其长期运行的需求。
因此,研究人员开始探索更加先进的能源系统,如太阳能电池板、光伏电池等,以提高卫星的能源供应能力。
最后,小型卫星的运行周期不断延长。
过去,小型卫星的使用寿命较短,往往在几个月或一年左右。
然而,随着技术的发展,小型卫星的运行周期逐渐延长,部分卫星甚至可以运行多年。
这为卫星的长期监测和数据采集提供了可能。
三、小型卫星应用前景展望小型卫星在未来的应用前景非常广阔,将在多个领域发挥重要作用。
首先,小型卫星在环境监测和气象预测方面的应用前景巨大。
2023年中考语文试卷含答案(一)

2023年中考语文试卷含答案(一)一、积累与运用(27分)1.默写。
(1)野旷天低树,。
(《宿建德江》)(2)谁言寸草心,。
(《游子吟》)(3),却话巴山夜雨时。
(《夜雨寄北》)(4)斯是陋室,。
(《陋室铭》)(5),沉鳞竞跃。
(《答谢中书书》)(6),讲信修睦。
(《大道之行也》2.下列各项说法有误的一项是()A.烟台剪纸、螳螂拳、八仙葫芦、烟台绒绣……多姿多彩的非遗技艺,吸引了众多游客。
——这句话中标点符号运用是恰当的。
B.植根于中华优秀传统文化的沃壤,雷锋精神依然具有跨越时间的无限魅力。
——这句话没有语病。
C.“余强饮三大白.而别”“觥筹..交错”“一豆.羹”——“白”“觥筹”“豆”在古代都指酒杯。
D.《史记》是我国第一部纪传体通史,记述了从传说中的黄帝到汉武帝时的史事。
——这个文学常识表述是准确的。
3.学校开展“走近母亲河弘扬黄河文化”综合性学习活动。
(1)【活动一:览黄河风光】班长小文为“诗览黄河”古诗词交流会拟写了一段开场白,请补充完整。
诗人们常把黄河写入诗篇,创设意境。
李白“君不见黄河之水天上来,奔流到海不复回”,写出了黄河波澜壮阔的气势;刘禹锡“九曲黄河万里沙,”,写出了黄河曲折辽远的景象;王维“”(用《使至塞上》中的诗句填空),写出了黄河雄壮深邃的意境。
(2)【活动二:知历史变迁】为了解黄河的历史变迁,小文搜集到下列材料,请仔细阅读,完成各题。
材料一:古老的河道愈加杂乱无幸,这似乎又给黄河以变换手法继续粗野的口实。
在典籍记载或有水文资料的全部两千五百年间,撒泼打滚的黄河放sì地胡作非为,上演出无数场三年两决口、百年一改道的闹剧。
任性的破坏直接酿成黄泛区接踵而至的生灵涂炭。
“黄患”灾民,经常在被迫无奈之下背井离乡的逃难。
(节选自赵政的《若重若轻的牵挂》)材料二:目前山东正积极打造沿黄河文化体验廊道,“黄河大集”成为重要载.体。
“黄河大集”()红色文化、民俗文化、生态文化,()重点景区、遗址遗迹、古城古镇古村等节点,()“山东手造、山东智造”优质产品。
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第 32 卷 第 3 期 火 箭 推 进 Vol.32,№.3 2006年6月 JOURNAL OF ROCKET PROPULSION Jun.2006收稿日期:2005-11-01;修回日期:2005-12-20。
作者简介:吴汉基(1938—),男,研究员,研究领域为电推进技术及微重力科学实验技术。
微小卫星的在轨推进技术吴汉基,蒋远大,张志远,王鲁峰(中国科学院空间科学与应用研究中心,北京 100080)摘 要:简述了微小卫星对在轨推进(控制)技术提出的新要求,分析和比较了几种不同的在轨推进技术,着重介绍了脉冲等离子体推力器的应用和发展情况。
关键词:微小卫星;在轨推进;发动机;脉冲等离子体推力器中图分类号:V434 文献标识码:B 文章编号:(2006)03-0040-05On-board propulsion technologies formicro/minisatellitesWu Hanji, Jiang Yuanda, Zhang Zhiyuan, Wang Lufeng(Center for Space Science and Applied Research, Academia Sinica, Beijing 100080, China )Abstract :This paper presents the new requirements of on-board propulsion technology for micro/minisatellites, and compares different types of on-board propulsion technologies. Then the development and application of pulse plasma thruster were described with emphasis.Key words :micro/minisatellites; on-board propulsion; engine; pulse plasma thruster1 引言微小卫星(10~100kg )成本低、发射方式快速灵活,更重要的是,多颗不同功能的星可以组成星座或进行编队飞行,实现单个大型卫星无法完成的功能。
为通讯、导航、对地观测、空间科学探测、远程教育等展示了新的发展前景,也为现代战争的侦察、指挥、决策提供了新的手段。
这正是微小卫星引人注意、形成新的发展潮流的原因。
然而,在轨推进系统是这类卫星重量和寿命的主要限制因素。
如果没有任何控制,构成星座或编队飞行就无法实现。
不管是化学的还是电的,单纯缩小推进系统尺寸或降低运行电功率,其性能也降低。
因而,微小卫星对在轨推进系统提出了更严酷的要求。
目前,在众多的推进技术中,可供应用、而且比较成熟或正在走向成熟的技术只有化学推进和电推进两类。
在这两类推进技术中又有多种多样的发动机型式(见表1)。
第3期 微小卫星的在轨推进技术 412 化学推进系统在化学推进系统中,有冷气和热气系统两种类型。
冷气是最古老的一种推进系统。
特点是系统简单,安全及射流对飞行器表面无污染,研制和生产成本低,响应快,重复性好,但比冲最低且有易泄漏的问题。
所以冷气系统只宜于用在寿命不长,总冲要求小(小于500 N·S)的卫星上。
如英国萨利(Surrey)大学萨利卫星技术有限公司(SSTL)研制的微卫星(Microsatellite, 50kg )和小卫星(Minisatellite, 400kg )平台,都采用了冷气系统;美国轨道通信公司的双向移动通信卫星星座也采用了冷气推力器作为在轨控制系统。
在热气系统中,单组元肼推力器由于肼的可贮存性、催化点火和重复启动能力以及比冷气系统具有高得多的比冲,是应用最成熟、最广、最多的一种在轨推进系统。
因为它的比冲不够高,又发展了较为复杂的双组元系统(N 2O 4/MMH ,NTO/N 2H 4),这种系统通常用于(主要是中、大型卫星)入轨、轨道提升等需要高推力、高总冲的任务。
可是,目前广泛应用的单组元和双组元系统,其推进剂(如肼)是有毒、致癌、易着火和污染环境的材料,需要昂贵的基础和地面处理设施,这就迫使人们寻找无毒、无污染、性能高于或接近肼类推进剂的新材料,如HAN/甘氨酸,HAN/硝酸乙醇铵及H 2O 2/煤油或乙醇可贮存无毒双元推进剂。
化学推进系统由于喷嘴喉道直径不能太小,否则会引起堵塞(对于双组元发动机,燃烧室不能太小,否则推进剂与氧化剂混合不好,引起点火延迟或燃烧不充分,性能下降),故其推力不能太小,但获得大的推力较容易。
它们既能稳态工作,也可脉冲运行。
表1 典型在轨推进系统的性能Tab.1 The performances of typical on-orbit propulsion systems化学推进系统系统类型推进剂比冲/s推力/NN 2, NH 3, 氟利昂 40~75 0.05~250He 158 冷气H 2 260N 2O 2 150~225 0.05~0.5 单组元N 2H 4 200~230 0.05~103双组元 N 2O 4/MMH (NTO/N 2H 4) 270-3405~104水电解H 2O H 2 + O 2340~380 50~500热气Tridyne N 2 + H 2 + O 2 1380.1~ 电推进系统电阻加热 N 2, NH 3, N 2H 4, H 2 150~700 5×10-6 ~0.5 电热式电弧加热 NH 3, N 2H 4, H 2450~1500 0.002~5 直流离子 Xe 1500~5000 1×10-5 ~0.2 射频离子 Xe 1500~5000 1×10-5 ~0.2 微波离子 Xe1500~5000 1×10-5 ~0.2 胶体 Glycerine 1200 5×10-6 ~0.5 静 电 加 速场发射Cs6000~10000 1×10-6 ~0.1SPT Xe800~3000 0.015~0.26 TAL Xe 800~3000 0.015~0.26 电磁 加速TPPT氟塑料(聚四氟乙烯) 300~1500 1×10-6 ~0.005火 箭 推 进 2006年 第32卷423 电推进系统电推进是一种高比冲、小推力的高效在轨推进系统。
电推进系统早在上世纪60年代就开始进入空间应用,但真正的商业应用还是在90年代,即电弧加热发动机、SPT 和离子发动机在各种大型、长寿命同步卫星(近百颗)南北位保控制上的成功应用,以及电阻加热式推力器在铱星星座(1997年发射,由67颗卫星组成,每颗星重600多公斤)的控制应用[1]。
但是这种应用需要大量的电功率(1~2kW ),这是功率有限的微小卫星无法提供的。
为此,美、俄、日、欧等国家正在发展功率为100~500W 的Arcjet 推力器、20~200W 的SPT 、离子推力器和空心阴极微型推力器(1-25W )等,以满足微小卫星控制的要求。
研究表明,简单地把现用推力器缩小尺寸、降低功率是不行的。
随着功率的减少,推力器性能明显变差;因此,要研制出适合微小卫星应用的小功率Arcjet 、SPT 和离子推力器还需做大量的研究工作。
目前,最适宜微小卫星,特别是微、纳卫星应用并被看好的有太氟隆脉冲等离子体推力器(TPPT),场发射推力器和硅片(微机电加工)式推力器。
3.1 脉冲等离子体推力器已经获得应用的脉冲等离子体推力器有同轴电极型和平行轨道电极型两种结构,但用得最多的是用太氟隆(Teflon ——固体聚四氟乙烯塑料)作推进剂的平行轨道电极型推力器,如图1所示。
从图可见,一对轨道形电极直接与储能电容器相连。
呈矩形截面的太氟隆推进剂在供给弹簧的作用下,通过两电极之间的空间,定位于阳极的支承肩上。
阴极上装有一个用于引发放电的点火塞。
工作时,首先使储能电容器充电到它的工作电压(1~3kV ),该电压也加到推力器的电极上。
然后,放电点火电路使点火塞点火(微量放电)。
点火产生的电子使储能电容器在两电极间的推进剂表面引发电弧放电。
电弧放电形成的高温烧蚀掉表面很薄一层太氟隆並把它分解、离化成等离子体。
在热力和自感磁场产生的电磁力作用下,等离子体沿平行轨道电极加速喷出,产生一个脉冲的推力。
图1 脉冲等离子体推力器结构示意图 Fig.1 Schematic of pulse plasma thruster图2 场发射推力器原理图 Fig.2 Schematic of field emission thruster这种推力器的主要特点是:(1) 小功率下的高比冲能力,例如:功率在20W 时,比冲达800~1200s 。
这是其它电推力器目前难以做到的;(2) 结构简单,推进剂是固体氟塑料,它能在高真空和极低温度的环境下长期存放,贮存和供给无需昂贵的贮箱、管道、阀门和特殊处理,只有弹簧一个活动部件。
整个系统体积、重量可以做得很小,且可靠性极高;(3) 脉冲工作(脉冲时间为微秒到数十微秒量级)。
运行时不需要预热时间,控制(数字和自主控制)方便灵活。
脉冲功率很大,但消耗的平均功率不多;(4) 推力可以很小(微牛顿量级)。
能提供单个推力脉冲也可提供等效稳态推力,且能在恒定第3期 微小卫星的在轨推进技术 43的比冲和效率下调节推力,可实现高精度的控制;(5) 有空间应用的经验,应用成功率100%。
TPPT是第一个空间应用(前苏联于1964年)的电推力器。
后来美国又先后用于LES-6(1968年9月)同步通讯卫星上,担负卫星的东西位置保持任务;应用到海军的TIP2/3(70年代中期)和NOV A1/2/3(80年代初)太阳同步导航卫星上,担负阻力抵消任务;近年来又用在NASA地球观察1号卫星(EO-1,1999年发射)上进行飞行试验,证实其姿控能力;用在美国空军MightySat II.1卫星(2000年发射)上,证实PPT的轨道转移(提升)性能[1,2]。
上述特点使它既适合于自旋稳定卫星,也适用于三轴稳定卫星的精确定点,高精度姿态控制与轨道修正,阻力补偿和轨道控制, 是功率有限的微小卫星的理想控制系统。
为此,美国于90年代中开始了新一代高性能PPT的研究计划,该计划将通过大量的基础研究提高其效率;广泛的元、部件试验进一步减小重量和体积;发展新的高性能样机[3],安排空间飞行试验。
例如,作深空3号(DS-3)卫星的姿态控制和精密定位;担负Dawgstar 纳星(美国空军纳星计划的一部份)的三轴姿控、精确位保和编队飞行控制;作为美国空军的TechSat21微型卫星(<100kg)系列的主推进和位置保持;为小于25kg的卫星研制Micro-PPT[4]。