抛弃化学燃料，超越美国空间站，中国空间站离子电推到底有多牛？

中国空间站首个舱：天河号核心舱在长征五号乙的强大推力下准确进入预定轨道，但这次成功只是未来一系列发射的第一步，开始从现在到2022年11月，密集发射10次，初步建成我国首个常驻空间站！

核心舱，到底装的是什么？

“天河号”核心舱全长16.6米，直径4.2米，重量约22吨，总空间50立方米。不要小看这个模块。它是整个空间站的核心模块。未来的动力、数据、推进和控制系统都在这个舱内，所以它将是未来空间站的大脑和结构支撑！

同时，由于胖五号在LTO轨道上强大的运载能力，其体积比国际空间站的任何一个节段都要大。例如，国际空间站首段曙光功能舱全长12.56米，直径4.11米，重量约19.32吨。

核心舱支持3名宇航员长期在轨。此外，其设计寿命为15年。为了保证长期在轨运行，它还具有强大的变轨机动能力！

天宫空间站整体规模是多少？

2022年，问天实验舱和梦天实验舱上线。这三个部分将形成一个T形。每个部分的大小为20吨。一般情况下，随时都会有载人飞船。待命，此时的总吨位至少会超过70吨，加上扩容光学舱和扩容舱段，总质量将达到设计的100吨！

天宫空间站将于2023年开始正式运行，预计在轨时间超过15年。当然，还有一个关键信息就是天宫空间站将迎来哪个国家的首位外籍宇航员？

一年只需要补充一次。国际空间站轨道高度约为417公里至421公里，轨道衰减约为每月2公里。这是由于近地空间稀薄的大气阻力导致空间站的轨道高度下降！

因此，国际空间站每年消耗的燃料高达4吨。如果要改变轨道（改变倾角或者遇到太阳活动高峰年会更多），这些燃料都是由货运飞船一点一点送上去的！因此，国际空间站多段都有燃料箱：

星段有32个小型推进器（分布在周围，RCS，姿态控制）和两个主推进S5.79发动机（位于尾部停靠港侧）.黎明舱是另一个推进舱，有12个RCS和2个主推进器，负责空间站的轨道保持。

苏光段共有16个容积为400升的长油箱和容积为330升的短油箱（各8个），共可储存5.76吨燃油。Star有两个400升的油箱。只能储存860kg的燃料。

因此，国际空间站的燃料储存能力只能维持在轨一年多，所以对货运飞船“进步号”的依赖非常严重，进步不佳总载重只有2.3吨，1.3吨是空间站补给的食物等物品，燃料载重只有1吨。对接时，后方常压舱内的两种燃料在高压氮气压力下被注入国际空间站。因此，国际空间站每年至少需要4次，才能满足国际空间站的轨道维护需求。

天宫空间站，一年补一次就够了！

与国际空间站相同，天宫空间站的高度与国际空间站相似。它还需要燃料来维持轨道高度，因为它不可避免地会受到近地轨道稀薄大气层的阻力，但天宫空间站将采用与国际空间站完全不同的推进机制，它将采用离子电推进发动机，油耗将比国际空间站低一个数量级！

离子电推进发动机，什么概念？

直播中经常看到的火箭发射，就是化学火箭。它的原理很简单。它利用燃料燃烧的高温高压将气体排出以获得前进动力。因此，它的力量是非常强大的。一经推出，惊天动地。千里奔波，只为看那一刻的震撼！

但是这样的火箭发动机的油耗是惊人的。例如，土星五号在几分钟内就燃烧了3000多吨燃料。这是在大气层中的消耗，在太空中会比较低。尾焰的排气速度只有2-3公里/秒，要想获得更高的速度，就必须燃烧更多的燃料，需要更长的时间，这对发动机的长期维护来说是一个沉重的负担。空间站上的飞机。

电力推进发动机的原理并不复杂。推进剂被电离，然后其中的电子和离子（原子核）分离，然后高质量的离子被磁场加速并高速放电到后方，然后电子通过电子gun注入后部的离子羽流中和并防止发动机积聚电荷。

这种排气速度可以提升到20-30公里/秒，所以它的燃油非常“耐烧”，达到同样的加速，油耗可以降低一个数量级，但是这发动机有一个致命的缺点，就是推力太小了，好在还能持续提供推力。这个要求对于航天器的变轨加速来说并不是特别大的缺点，但是优点是可以少携带90%以上的燃料。这有多诱人？

天河核心舱发动机：LHT-100霍尔电动推进器

天河核心舱发动机为LT-100霍尔电动推进器，常见的离子发动机有静电式（离子）和电磁式（霍尔），静电原理是推进剂电离后，用栅格引出离子，再用静电场加速离子。

电磁式是利用磁场来控制电子的运动，让电子在推进的方向上聚集形成电位差，再利用这个产生的电位差来加速离子，从而获得推进力。

静电式的比冲大，但是推力小，霍尔式的比冲比较低，但是推力比较大。前者适用于小型飞行器维持轨道运行，后者适用于大型航天器或载人深空探测。使用！

LHT-100霍尔电推进器

LHT-100霍尔氙离子电推进器由兰州空间技术与物理研究所研制，推力80mN，2主2备，所用“燃料”为It是氙气，年燃料消耗量可低至100公斤，不到国际空间站的1/20，大大减轻了货运飞船的供应压力！

此外，天河号核心模块中的LHT-100发动机和气瓶可随时更换，设计寿命超过10年。如果以后需要更换发动机来延长天宫空间站的寿命，那是完全可行的！

延伸阅读：爬虫类机械臂

国际空间站有加拿大制造的七自由度机械臂，长17.6米，质量1.8吨，运载能力为11.6吨。它可以协助航天器与国际空间站对接。

中国的空间站也有两个机械臂。天河核心舱上的长机械臂有7个自由度，全长10.2米。它具有在机舱表面爬行的能力，也可以协助对接。航天器，但总质量还不到国际空间站机械臂的一半，而且可以和另一只短机械臂组合成15米以上的组合机械臂！