（本地）“东五平台”首飞试验星“实践二十号”升空 510所300毫米离子火箭发

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2019年12月27日，“石坚-20”卫星搭载“庞武”长征五号姚-3火箭，在海南文昌卫星发射中心成功发射。石坚20号卫星作为我国新一代地球同步轨道大型卫星公共平台东方红五号的首颗试飞星，是我国新一代通信卫星的开拓者。它具有容量大、覆盖面广、寿命长、可扩展性和多适应性等特点，其性能相当于世界上最先进的通信卫星技术。这次由中国最西方的航天研究所——中国航天科工集团五所510建造的300 mm离子火箭发动机(lips-300离子电推进系统)，积累了45年的技术，历时3年。作为“东五”平台的标配，一直是“与星同行”，开启了它的太/“它将完成怎样的使命？28日，记者采访了510研究所所长王晓军及相关科研人员。

代表团

“‘实践20号’是中国航天强国建设的里程碑！”510所所长王晓军骄傲得无法言表。

“肥五”为中国未来的重大航天工程提供了保障，包括载人航天、探月三期、空站等。，并使我国的低轨运载能力达到25吨，达到国外同期先进水平。“石坚20号”卫星是中国新一代地球同步轨道大型卫星公共平台“东方红5号”的首颗试飞星，是中国最重的卫星，也是中国技术含量最高的卫星。最重要的标志之一是采用了具有完全自主知识产权的510所研制的300 mm离子火箭发动机，这是体现“东五”卫星平台先进性的核心单机，也是“石坚-20”卫星最重要的在轨验证项目之一，标志着我国掌握了多模电力推进技术。

共有510个电力推进系统，包括4个lips-300离子推进器、4个数字功率处理单元、2个推进器开关单元和2个高压氙瓶，共12套产品，将承担卫星16年生命周期内的位置维护等轨道控制任务，以及

“比如汽车上的发动机决定了汽车的性能，推进系统也是飞船的动力源。“太空”号航天器的姿态调整和轨道控制与推进系统密不可分，而推进系统决定了卫星的性能王小军说。之前已经在卫星上正式应用的Lips-200离子推进器，只承担一项维护同步轨道卫星南北位置的任务；“石坚-20”上的lips-300离子推进器除了完成南北位置保护任务外，还需要完成东西位置保护、偏心校正、动量轮卸载等电位保护和轨道转移能力在轨验证等任务。510科研人员为新任务设置了高低功率双工作模式，使卫星姿态调整和轨道控制更加灵活高效。

试验

“lips-300离子推进器不仅将应用于高轨道卫星平台，还将应用于深空探测器的主电源系统。“实践20号”上的lips-300离子电推进系统设置了3种工作模式，未来小行星探测将采用35种工作模式，连续飞行7年以上继续工作，预期寿命3.5万小时。”王小军说。

在地面上，lips-300离子推力器已完成羽流专项试验、电磁兼容性试验、关键部件寿命评估等100多项试验，推力器寿命评估时间已超过6000小时。从研发之初，510所就不断克服世界最先进技术的困难，先后解决了多级场放电、三栅元件、大电流空心阴极、实现长寿命等国际难题。与上一代相比，lips-300离子推进器的推力、比冲和使用寿命都有了很大的提高，推力足足增加了5倍。

510电力推进事业部总经理耿海表示:“在‘实践20’卫星发射后，将对离子推进器进行预处理。卫星固定后，离子电推进将进行点火试验并工作。除了确保完成16年的位置保证和其他轨道控制任务外，它还将借此机会对轨道转移能力进行在轨核查。”

解决关键问题

耿海介绍说，推力器本体由阴极、放电室和栅极三部分组成。

510名研究人员在国内电力推进技术领域首次设计了四级环尖场放电室。“放电室为等离子体的产生提供了场所，新任务对离子密度的要求加倍，相应的放电效率要求也更高。”lips—300离子推进器的总设计师王良表示，通过优化结构和磁场，推进器的总效率在三级领域从60%提高到67%，达到国际先进水平。

影响离子推进器寿命的另一个关键因素是栅格。无论是长寿命还是大推力，都需要增加推进器中的离子密度。但是离子密度的增加必然会给栅极带来严重的溅射腐蚀，从而影响其寿命。借鉴国际惯例，该团队增加了减速屏障，有效缓冲了子弹击中目标的力量，减少了子弹数量。

离子推进器上的阴极相当于发动机的点火装置。耿海说，为了满足5倍于以前发射电流的要求，研究人员新设计了一种发射电流为20安空心的阴极。为了满足寿命要求，对阴极中影响寿命的关键部件的材料进行了改进，采用了抗等离子溅射腐蚀和长期氧化能力更强的新材料，并根据材料特性优化了阴极组装工艺。

“石坚-20”卫星配备了四个大型平板表面张力罐，运载近3500升推进剂，是卫星进入同步轨道的主要动力源。此次使用的880升大型板式表面张力贮箱是我国首个实际用于航天的板式表面张力贮箱，具有可靠性高、结构简单、有效载荷高、环境适应性强的特点。与第一代网式表面张力贮箱相比，这种类型的贮箱可使每个贮箱的重量减轻近20公斤，有效提高卫星的有效载荷。

今后

自20世纪70年代中期以来，510家电力推进研究所获得了1987年国家科技进步一等奖，随后510项电力推进技术于2012年首次在轨验证，2017年首次在轨应用，今年。510所的电力推进技术研发经历了45年的风雨历程，现已成为510所的首要战略方向。“发展好是我们的责任。”王晓军说:“通信、深空探测、载人登月等绝大多数航天领域都离不开电力推进技术，具有广阔的应用前景王晓军表示，已形成510款电力推进产品:低推力产品将主要用于商业航天，低轨互联网卫星已使用2款低功率霍尔推进器；Lips-200和lips-300离子推进器适用于大中型卫星平台。下一步，超大功率电力推进系统将很快在轨验证，满足国家航天领域发展对电力系统的需求。

兰州日报新闻联播记者/文510摄影礼节性