（洛阳理工学院附中 河南省洛阳市 471000）
摘要：现如今，中国已经进入现代化航空时代。在航空新时代，离子推进器必将会起到至关重要的作用。当前的航天推进主要以化学燃料推进为主，化学燃料推进效率低，速度有限，有效载荷十分低，不仅复杂，还十分危险。因此，离子推进器的应用对于航天探索具有十分重要的意义。本文将从离子推进器的重要性与可行性对其进行分析。多方面论证发展离子推进在航天的重要性。
关键词：离子推进器；航天；重要性
航天技术的水平与成就是一个国家经济、科学和技术实力的综合反映，然而现在航天事业的严重阻碍之一是化学燃料推进在宇宙航行中有限的速度。因此运用离子推进器解决这一问题，推动航天技术发展，已经成为多方关注的焦点。
1离子推进器简介
1.1离子推进器的基本原理
离子推力器，又称离子发动机，为空间电推进技术中的一种，其特点是推力小、效率高、比冲高，广泛应用于空间推进，如航天器姿态控制、位置保持、轨道机动和星际飞行等。其工作原理很简单，就是先将气态工质转变成电离的形式，然后在强电场力的作用下加速喷出，并通过反作用力来推动卫星进行姿势调整或方向转运任务。与传统的化学燃料推进方式相比，离子推进器需要较小的工质质量，是在已经实用化推进技术中最能代表远距离航行的推进技术。离子推进器是一种动力装置，可为航天器提供动力。其性能为推力、比冲和效率，通常是在保证推力和比冲的条件下，用效率来评价其性能。
离子推进器内部构造模型图
1.2 离子推进器的发展历程
1.2.1中国发展历史
在对于离子推进器方面的研究，兰州空间物理研究所（510所）的科研团队，是我国国内最早研发离子电推进技术的单位，1974年他们就开始研制了离子电推进。1986年，他们研制了80毫米汞离子电推进，这种产品水平在当时不弱于在上世纪就开始从事此方面的研发的美国，达到了国际领先水平。后来由于国家技术的制约，还有美国对这一方面的放弃，离子电推进的研究搁置。但是510所这一个团队非常看好这一项目的研究，当时并没有放弃，在1988年至1993年期间成功研制了90毫米氙离子电推进系统。现如今，由于传统的技术越来越难满足航天事业的需求，很多先进的航天国家早在20世纪开始研发智能自主技术，就如小型的离子推进器，它就是朝着将高效能源变换技术转变成小型、轻便太阳电池的方向发展，而且在未来的传输技术方面，还将开发微波或激光能源传输技术，这一传输技术就不仅仅是在地球上面实现了，它还包括在月球上的探测器，从月球上的能源站到月球探测器等的能源传输，所以说，未来的发展还需要我们共同去期待。
1.2.2国际发展历史
美国的研发团队在早期也开展了对离子电推进系统的研究，但因为效果不佳，所以就暂时地搁置。然而美国的宇航局在较早的时候就展开了在智能自主技术方面的研究。美国宇航局实施的“新盛世”计划把智能自主技术放在首位，目的是研制智能自主航天器，以达到型号小，轻便使用的目的，是这种智能自主深得宇航局的依赖。除了美国之外，还有俄罗斯和日本的航天研究机构，也都在智能自主技术方面开展了研发工作。印度宇航界也非常重视具有智能自主功能的软件的开发，也在试着运用这一技术。
之前有些国家研制出了离子发动机，也就是通常所说的“电火箭”，其原理与离子电推进较为相似，也并不复杂。其原理是将推进剂电离成粒子，在电磁场中加速，然后高速喷出，也利用反作用力推动卫星进行姿势调整和轨道转移任务。从发展趋势上来看，美国的研究范围几乎覆盖了所有类型的离子电推进器，但他主要以离子发动机的研制为主。1998年10月美国宇航局发射的空间探测器“深空1号“率先实现了以离子发动机系统为主的推进，这标志着离子电推进的应用进入了一个崭新阶段。
2.离子推进器的原理优点及重要意义
2.1离子推进器的原理优点
它的突出优点就是不再像火箭发动机那样需要使用固体或液体燃料，为航天器省去了复杂的储罐、管道、发动机燃烧室等的装备设施。除了由此带来的“减重”优势外，离子推进器还有着推进剂利用率高、寿命长达万余小时等优点。进器，虽然也需要推进剂作为工作介质（简称“工质”），但跳出了推进剂的内能的制约。离子推进器则是将电能转换为工质的动能，再利用力学原理产生推进的反作用力。这个过程是，电能将推进剂离化成为离子，而后电场将带电离子加速喷射出以获得推力。这个过程，喷射离子的速度取决于电能、取决于电场，与推进剂自身的内能毫无关系。只要加速电场的功率越大，喷射出的离子速度就越快，也就是发动机的比冲越大（比冲，消耗单位质量推进剂所能产生的冲量，比冲的大小主要取决于推进剂的喷出速度），比常规火箭发动机的单组元或双组元化学推进高出几倍到几十倍，作为工质的推进剂利用率更高。
2.2 离子推进器的重要意义
离子推动器推动国家科学技术的进步，提升国家的综合国力，综合看来就是全电推进，对于整个航天器而言有着更高的“性价比”。这种“性价比”使空间活动的经济效益和太空科学探索的效率得到显著提升。而对于我国在离子推进器和霍尔推进器上取得新成果，除了说上述的益处助力我国航天活动再发展外，更为商业化来看，我国航天的国际市场商业发射而言，将进一步提高了卫星平台的先进性、发射成本上也更具性价比，更具市场竞争力。
5. 总结
通过对离子推进器的进一步了解，我认识到了离子推进器对国家发展的重要性，一个国家要想进步，就必须科技先发达，只有科技发达了，国家的综合国力才会有所提升，才能置于不败之地。利用离子推进器，国家在航天方面的研究更加方便，航天技术才能在世界上有我们自己的位子，才能和他国进行比较，不输于任何国家。
离子推进器是我国的一大发明，也是我国最新科技。我们必须认真对待它，它将会助力于我们的国家。离子推进器有待我们的进一步发展，让我们一起期待它的进步。
参考文献：
[1]离子推进器性能评价方法[J]. 郑茂繁,江豪成.真空与低温.2012(04)
[2]航天技术的杰作——太阳帆航天器[N]. 尹怀勤.大众科技报. 2001-08-05 (006)
论文作者:段卓飞
论文发表刊物:《科技研究》2018年11期
论文发表时间:2019/1/24
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