長征七號火箭首飛，你對火箭的知識了解有多少？火箭上天是靠什么技術(shù)呢？你聽說過小推力推進(jìn)火箭嗎？

　　

　　“小推力推進(jìn)技術(shù)”是怎么回事？隨著人類深空探索的深入，國外對小行星的探測日益增多。美國、歐洲和日本先后發(fā)射了多顆小行星探測器，有的實現(xiàn)了小行星表面物質(zhì)的取樣返回。由于小行星探測需要探測器飛得更遠(yuǎn)、時間上也更長，小推力推進(jìn)技術(shù)因而登上了深空舞臺。連續(xù)小推力是相對常規(guī)化學(xué)推進(jìn)器所能產(chǎn)生的推力而言，在眾多的推進(jìn)技術(shù)中，可提供連續(xù)小推力且比較成熟的推進(jìn)器可分為電推進(jìn)和太陽帆兩類?；瘜W(xué)推進(jìn)系統(tǒng)發(fā)展較早，技術(shù)更為成熟，但提供給探測器加速能力有限。電推進(jìn)是利用電能加熱或電離推進(jìn)劑加速噴射而產(chǎn)生推力。太陽帆的原理其實并不復(fù)雜，就類似大海中航行的帆船一般，只是太陽帆依靠的是太陽光壓力而不是風(fēng)。小推力推進(jìn)技術(shù)雖然提供的推力很小，但是通過持續(xù)的加速，最終使航天器達(dá)到一個可觀的速度。在化學(xué)推進(jìn)的航天器與小推力航天器的假想比賽中，就類似龜兔賽跑那樣，最終勝出的是那個不斷加速的。關(guān)于電推力器，你知道多少？電推進(jìn)的理論始于20 世紀(jì)初期，1906 年美國科學(xué)家戈達(dá)德(R. H. Goddard)提出了用電能加速帶電粒子產(chǎn)生推力的思想。1911年俄國航天事業(yè)的先驅(qū)齊奧爾科夫斯基也設(shè)想利用帶電粒子作空間噴氣推進(jìn)。1929 年德國科學(xué)家奧伯特(H. Oberth)出版了研究利用電推進(jìn)的書。1929-1931年間，前蘇聯(lián)在列寧格勒建立了專門研究電火箭發(fā)動機(jī)的機(jī)構(gòu)，并演示試驗了世界上第一臺電推力器。

　　

　　電推進(jìn)系統(tǒng)在航天任務(wù)中比較典型應(yīng)用的有美國的深空探測航天DeepSpace-1、“黎明”號，日本的小行星取樣探測器隼鳥號，歐空局的SMART-1以及月球探測器和地球重力場和海洋環(huán)流探測衛(wèi)星GOCE。DeepSpace-1年發(fā)射，是電推進(jìn)首次作為主推進(jìn)系統(tǒng)在深空探測中的應(yīng)用。黎明號于2007年9月發(fā)射，配備了先進(jìn)的等離子推進(jìn)系統(tǒng)（電推進(jìn)），旨在訪問灶神星和谷神星這兩顆小行星。太陽帆推進(jìn)技術(shù)的誕生著名天文學(xué)家開普勒早在400年前就曾設(shè)想過不攜帶任何能源，僅依靠太陽光的能量使飛船馳騁太空的可能性。他曾指出，彗星煙霧狀的尾部就是在太陽光影響下“不斷飄動的”。開普勒還計算出太陽光可為宇宙飛船提供的具體推力。但直到1924年，齊奧爾科夫斯基和其同事燦德爾才明確提出“用照射到很薄的巨大反射鏡上的太陽光所產(chǎn)生的推力獲得宇宙速度”。正是燦德爾首先提出了太陽帆——這種包在硬質(zhì)塑料上的超薄金屬帆的設(shè)想，成為今天建造太陽帆的基礎(chǔ)。

　　

　　太陽帆具備的永久動力源和高速行進(jìn)能力是火箭也無法具備的，所以隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，太陽帆飛船必將取代火箭，成為人類探索遠(yuǎn)太空的利劍。探測器在天上怎樣“看”小行星呢？為了一睹小行星的真容，探測器可以采取以下四種方式：飛越、交會、撞擊和采樣返回。

　　

　　飛越好比探測器“飛吻”小行星，這個時候兩者相對速度很快，探測器在與小行星擦肩而過那一小段寶貴時間馬上給小行星進(jìn)行拍照。交會探測是探測器與小行星“共舞”，探測器先是快速追上小行星，然后緩慢從小行星身后靠近，最后兩者一起飛行。這個概念同我國成功實施神舟飛船與天宮一號交會對接任務(wù)一樣，即太空中兩個天體緩慢靠近，但是天宮一號是主動配合神舟飛船，而小行星不可能聽話去配合探測器。撞擊是探測器與小行星迎頭相撞，從而使小行星偏離離威脅地球的軌道。2005年，美國的彗星探測飛船 “深度撞擊號”釋放出一顆372公斤級的鋼彈，撞擊“坦普爾1號”彗星的核。采樣返回任務(wù)探測器與小行星交會后釋放一個著陸器，著陸器將攜帶探測儀器開展探測區(qū)小行星地貌和物質(zhì)調(diào)查，進(jìn)行小行星的空間環(huán)境和空間天氣探測，獲取探測區(qū)的背景資料，并選擇合適地點進(jìn)行鉆孔采樣和選擇性機(jī)械臂采樣。采樣后返回艙在小行星表面起飛，將小行星樣品運送回地球，供實驗室作進(jìn)一步的系統(tǒng)分析和研究。可以說，采樣返回是一項高精尖的技術(shù)活兒。（資料來源：《知識就是力量》）作者：錢航，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心博士、現(xiàn)中國運載火箭技術(shù)研究院總體設(shè)計部型號設(shè)計師轉(zhuǎn)載請注明來自“科普中國”。

長征七號首飛，這些火箭技術(shù)你可能不知道

圖文簡介