苏翔 |「前沿技术」日本宇航研发机构分析了“隼鸟二号”发动机的运行情况

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日本宇航研发机构分析了“隼鸟二号”行星探测器在飞往“龙宫”小行星的过程中4台离子发动机的运行状况。

“隼鸟二号”行星探测器研制的目的是提高小行星探测技术的可靠性。它的主推进系统由4台10mN级微波放电离子发动机组成。从2014年12月3日成功发射到2018年6月27日抵达小行星“龙宫”，离子发动机累计工作时间6515小时，产生1015m/s的速度变化。在进入太空的第一年，4个氙离子推进器运行547小时；在完成一次地球引力协助后，离子发动机完成了第一和第二次变速，分别工作798和2593小时；在探测器与小行星对接前的第三次变速转换期间，离子发动机工作2475小时。飞行过程中四部发动机的工作时间分别为6450、11、5193、6418小时。“隼鸟二号”在最后进近阶段通过光学导航精确瞄准小行星，利用反应控制系统控制化学推进器进行轨道修正以及降低着陆速度，最终的着陆速度约在1cm/s以下。整个飞行过程中，燃料氙消耗了24kg，剩余42kg；化学推进器的燃料和氧化剂总消耗量为3.85kg；推进器比冲有所下降，但可以通过增加稳压或氙气流量来维持9～10 mN的推力。针对此前“隼鸟”探测器3个中和器在运行1~1.5万小时后老化，导致探测器无法返回地球的问题，“隼鸟二号”在放电室提高了磁场强度，保护内壁免受等离子损害，同时降低了电子发射所需的电压，实现中和器寿命延长。在地面试验中，中和器运行时间达到55170小时，足以支撑探测器返回地球。

“隼鸟二号”探测器计划2020年底返回地球，其相关技术将促进外空高速通信、离子发动机等技术发展，提升日本空间探索能力。

（蓝海星：苏翔）