2022年,中國空間站問天實驗艙成功發射,其攜帶的1.5噸化學燃料引發關注。在空間站已配備電推進系統的背景下,這一設計看似冗余,實則體現了多層次、高可靠性的航天工程理念。化學燃料與電推進各有優勢,共同保障天宮在軌安全與任務執行。
化學推進劑提供快速響應能力。電推進雖比沖高、效率優,但推力較小,加速過程緩慢。例如,霍爾電推進器的推力僅相當于一張A4紙的重量,完成軌道調整需數小時甚至數天。而化學燃料可瞬間產生千牛級推力,適用于緊急變軌、交會對接等場景。若遭遇太空碎片威脅,化學推進能迅速規避,電推進則難以勝任。
化學燃料確保系統冗余。航天領域遵循‘故障安全’原則,電推進系統若因太陽翼受損或設備故障失效,化學推進便成為備份動力。問天艙的1.5噸燃料可支持長期軌道維持,抵消大氣阻力導致的軌道衰減。據測算,空間站每月因阻力下降約2公里,需定期抬升軌道,化學推進在此過程中發揮關鍵作用。
任務適應性要求多元動力。空間站需承擔貨運飛船對接、艙段轉位等任務,這些操作對推力精度和響應速度要求極高。化學推進劑能實現毫牛級精確控制,且不受電源限制。例如,問天艙與核心艙對接時,化學推進器可進行微調,確保對接機構精準咬合。
值得注意的是,電推進與化學推進并非替代關系,而是互補組合。電推進適合長期、溫和的軌道維持,節約燃料質量;化學推進則應對突發需求與高機動任務。這種‘混合動力’設計已成為國際空間站的通用策略,中國天宮同樣通過技術融合提升整體效能。
隨著可重復使用技術發展,化學燃料的儲存與加注流程將進一步優化。而問天艙的1.5噸燃料,正是中國航天立足當前、前瞻未來的務實選擇——它既為空間站穩定運行筑牢根基,也為后續深空探索積累了寶貴數據。