【EC Portfolio News】星辰空间推进系统实现在轨长期稳定工作

2024-09-29

      作为航天器的重要分系统之一,空间推进系统的在轨长期稳定工作是空间飞行器完成重要空间任务的基础。北京星辰空间科技有限公司(简称:星辰空间)作为国内重要推进产品研制和服务提供的商业公司,自成立以来就始终把产品质量放在公司最重要的位置。近期星辰空间为某体制单位某重点型号和银河航天诺亚卫星分别提供的单组元化推和霍尔电推产品均持续在轨稳定工作,尤其近期上述卫星通过各自搭载的推进产品完成了超低轨降轨和轨道维持等轨控任务。


      今年年初搭载了由星辰空间研制单组元化推的某型号卫星成功发射入轨,这也是星辰空间第13套化推的在轨应用。星辰空间尽管面临研制周期短等不利因素,依然按期保质量交付产品,并在入轨后第一周内实现了成功点火,各项指标满足总体要求。


图1 化推总装图


      该卫星自入轨后便开启了漫长的降轨轨控过程,需要从原来530km高度降低到预定450km轨道高度。此次飞控采用商业公司研制的化推实现大范围降轨,并进行长期轨道维持也是国内首次。截止到2024年9月28日,该星通过超200次的开机轨控,实现了大范围的降轨操作,图2和图3给出了北美防空网该星最新的轨道六要素。


图2 发射入轨以来的轨道数据


(北美防空网 2024年9月28日)

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图3 降轨前后的轨道6要素变化情况


      历时两个月,截止2024年9月28日为止,星辰空间的化推已协助卫星主动降轨至462km轨道(目标450km轨道),辅助飞行器完成了70km的轨道降低,化推在此过程中工作一切正常,贮箱压力0.85MPa,目前卫星将通过化推完成长期轨道维持。至此,星辰空间研制的化推产品经受住了长期、频繁开机等工况,完美地实现了基于化推的超低轨轨道控制,协助用户完成既定的空间飞行任务。


  

      化推作为空间推进系列的核心产品,因具有推力大、成熟可靠等特点,长期以来就一直是国内外飞行器主要采用和在轨应用的推进系统,尤其是在高轨卫星、载人空间站、火箭上面级、快速机动飞行器上具有广泛应用,另外在卫星姿态控制方面也具有重要应用。尽管近年来电推进的出现及其在低轨组网星上的快速应用,但是化学推进目前依然是国内推进产品占比最大的,尤其是在某些国家专项任务中依然是不二的选择。北京星辰空间科技有限公司目前是国内唯一能够完成设计、研制、生产、试验和交付全链条化推产品研制的商业公司。


      公司在更早时间(2023年7月23日)随银河航天诺亚卫星发射入轨200W霍尔电推,近期也通过连续开机工作辅助卫星实现了轨道维持。


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图4 星辰霍尔电推装星图    

       图5给出近期诺亚卫星上星辰空间霍尔电推的轨控效果,可见通过霍尔电推的连续2h点火实现了诺亚卫星超200m的升轨,实现了卫星的长期在轨运行需求。


undefined图5 2024年9月25日北美防空网诺亚轨道六要素

(编号:57424)

      对轨控期间的GPS数据进行了推力拟合标定,这里采用了一种基于轨道平根数的新方法实现了更高精度推力标定。图6给出推力标定基本过程,经过计算星辰空间200W霍尔电推在轨推力为8.86mN(3σ置信区间),预期额定推力为9mN。

图6 基于GPS数据的推力标定过程


      星辰空间200W霍尔电推已经在轨工作超一年,点火累计时间超200h,点火次数超150次,依然能够稳定输出推力实现卫星轨道控制,且各项关键性能指标依然满足设计要求,长时间的稳定工作也是衡量产品的重要指标,诺亚卫星的霍尔电推在轨超一年的持续稳定工作表明星辰空间推进产品具有良好的质量品质。



      星辰空间霍尔电推目前已经实现氙气和氪气的在轨成功应用,尤其是氪工质霍尔电推工程应用方面已走在了商业空间推进领域的最前列,相关的在轨应用见本公众号前面文章。2024年星辰空间将入轨霍尔电推将超20余台,全部是氪工质霍尔电推,其中包括国家重点型号低轨星座卫星电推,位列国内商业霍尔电推在轨工程应用第一位。更为重要的是近期化推和电推的在轨长期稳定工作,凸显了星辰空间推进产品的高质量,相较于其他因素在轨成功是公司更为看重的,在轨“次次成功”将是公司一直追求的目标。


      电推和化推的在轨的长期稳定工作表明了星辰空间的推进产品趋于成熟,也为后面低成本大批量化奠定了坚实基础,星辰空间的全资子公司——星辰空间(重庆)动力系统有限公司目前处于小批量生产阶段,后续采用全自动化流水作业实现电化推产品生产,预计2024年年底进入到低成本大批量生产阶段。此外,星辰空间也是目前国内唯一同时掌握高性能低成本化推和电推产品全流程研制的商业公司,未来在面对商业应用和国家型号任务等多元应用场景时具有更大优势。在产品成功的基础上,星辰空间将致力于开发更加可靠和低成本的优质推进产品,以适应商业航天的迫切需求。



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