2022年,中国空间站问天实验舱成功发射,其携带的1.5吨化学燃料引发关注。在空间站已配备电推进系统的背景下,这一设计看似冗余,实则体现了多层次、高可靠性的航天工程理念。化学燃料与电推进各有优势,共同保障天宫在轨安全与任务执行。
化学推进剂提供快速响应能力。电推进虽比冲高、效率优,但推力较小,加速过程缓慢。例如,霍尔电推进器的推力仅相当于一张A4纸的重量,完成轨道调整需数小时甚至数天。而化学燃料可瞬间产生千牛级推力,适用于紧急变轨、交会对接等场景。若遭遇太空碎片威胁,化学推进能迅速规避,电推进则难以胜任。
化学燃料确保系统冗余。航天领域遵循‘故障安全’原则,电推进系统若因太阳翼受损或设备故障失效,化学推进便成为备份动力。问天舱的1.5吨燃料可支持长期轨道维持,抵消大气阻力导致的轨道衰减。据测算,空间站每月因阻力下降约2公里,需定期抬升轨道,化学推进在此过程中发挥关键作用。
任务适应性要求多元动力。空间站需承担货运飞船对接、舱段转位等任务,这些操作对推力精度和响应速度要求极高。化学推进剂能实现毫牛级精确控制,且不受电源限制。例如,问天舱与核心舱对接时,化学推进器可进行微调,确保对接机构精准咬合。
值得注意的是,电推进与化学推进并非替代关系,而是互补组合。电推进适合长期、温和的轨道维持,节约燃料质量;化学推进则应对突发需求与高机动任务。这种‘混合动力’设计已成为国际空间站的通用策略,中国天宫同样通过技术融合提升整体效能。
随着可重复使用技术发展,化学燃料的储存与加注流程将进一步优化。而问天舱的1.5吨燃料,正是中国航天立足当前、前瞻未来的务实选择——它既为空间站稳定运行筑牢根基,也为后续深空探索积累了宝贵数据。