延长使用寿命 让卫星高效利用每一滴燃料

仙仙

燃料是影响卫星寿命的重要因素之一。卫星对燃料利用得高效、彻底，将能使其工作时间得以延长。记者从中国航天科技集团五院502所了解到，在近日首飞成功的东方红五号卫星公用平台上，该所自主研发的卫星燃料高效利用技术在轨表现出色。
据介绍，502所卫星燃料高效利用技术包括新一代板式表面张力贮箱、高精度空间超声波流量计、燃料高精度平衡排放技术等 。在东方红五号平台首发星上，新一代板式贮箱实现了对燃料的“全管理”，燃料挤出效率达到99.85%，而此前国际最高水平为99.5%。同时实现了国际首次卫星燃料流量在轨直接测量；燃料平衡排放控制精度优于0.5%。这些都是实现卫星燃料高效利用的关键。作为通用技术，其对于提升我国航天器性能具有重要意义。
由于太空是微重力环境，卫星贮箱内的燃料和用来压出燃料的增压气体处于混合悬浮状态，要实现对强腐蚀燃料在贮箱内的准确定位、有效分离和精确测量非常困难。过去由于国内大容量贮箱全管理技术尚未突破，贮箱只能采用上下分舱设计，在微重力环境下，仅能对贮箱下半舱燃料进行管理，而不受控的燃料有可能始终悬浮在贮箱上半舱，无法利用。同时，燃料剩余量只能采用间接方法评估，无法直接测量，导致卫星寿命评估误差较大。
502所历经十余年关键技术攻关，创新设计的板式表面张力贮箱实现了悬浮状态的气液有效分离和传输，实现了燃料管控能力由“半管理”到“全管理”的重大跨越，向着“对每一滴燃料高效利用”的目标迈出了重要一步。
为实时掌握燃料使用情况，502所针对燃料具有强腐蚀性而难以精准测量流量的问题，研制了卫星版“油表”。其利用超声波穿透管壁对燃料使用量进行非接触测量，利用超声波发射和接收的时间差来测量燃料流速，据悉，该时间差的精度可达十亿分之一秒，相当于光传播0.3米距离的时间。以此为依托，该所发展了平衡排放技术，可实时精确调整2个贮箱燃料的排出量，平衡排放控制精度优于0.5%，在国际上处于领先水平，可进一步保证卫星安全、延长卫星寿命。