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标  题: 2005年世界航天发展回顾（之四）：技术与突破
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Dec 31 18:54:53 2005), 站内

新闻发布时间：2005-12-31 

 
就航天发展而言，推进技术是基础。2005年取得一定成就的突破性推进技术主要有
电推进、核能推进、光压推进、微波推进。定位与导航方面，世界三大导航系统在
2005年都有重大举措。美国国防预先研究计划局（DARPA）还积极致力于“基于X射
线源自主定位导航”（XNAV）计划第一阶段研发工作，利用自然天体为在深空航行
的航天器提供精确导航。

 一、航天关键技术的发展 

1、推进技术 无论是卫星的发射，抑或往返空间站，深空探测，都离不开运载工具
。作为太空活动的基础，航天推进新技术的发展必然会拓展人类的宇航视野，从而
开辟太空新时代。目前备受各航天大国关注的几项先进的推进技术包括：电推进、
核能推进、光压推进、微波推进。此外，2005年4月，美国国防预先研究计划局演
示了用于微型航天器的微型推进器，效率比此前同类推进器高出50～100倍。可集
成入制导炸弹、小卫星、以及微型航空飞行器。上述几项推进新技术在2005年的进
展如下：

 ?电推进 2005年底，探测太阳系的“旅行者”1号飞船已在茫茫宇宙中航行了近
30年，并获得诸多独一无二的数据。它飞行过程中的轨道机动和姿态调整都是利用
电推进技术实现的。电推进是由太阳能或核能经转换装置获得电能，利用电能加热
推进剂或电离推进剂加速工质，使其形成高速射流喷出而产生推力。电推进最主要
的优点是航天器发射入轨后，无需再为其补充能量。即使长时间背离太阳，亦可利
用放射性同位素衰变产生能量。欧空局2003年发射的SMART-1月球轨道器，也是依
靠新型太阳能电力推进发动机等先进技术提供动力。

 ?核能推进 2005年，普罗米修斯计划的第一个探测器“木星冰卫轨道器”（JIMO
），被重新命名为普罗米修斯－1，并可能首次使用核电推进技术。尽管如此，美
国国家研究委员会（NRC）的报告却对美国航空航天局投入数十亿美元的普罗米修
斯计划提出了置疑，认为天文研究使用的飞船不适合以核裂变反应堆为动力，反应
堆对观测太阳系外的天体物理现象不但无益甚至有害。而NASA新任局长可能也不会
像前任那样给予核能推进优先权。（核能推进是利用核反应产生的能量加热工质或
产生等离子体高速喷射产生推力，具有高能量密度的特点。核火箭发动机功率大、
效率高，很适合于行星际探测任务。 

?光压推进 2005年6月俄罗斯从巴伦支海发射Volna 火箭，携带“宇宙”－1（ 
Cosmos 1）航天器升空，火箭发射后83秒，由于发动机失灵导致了太阳帆发射的失
败，航天器没能进入轨道。7月有报道表示，美国行星协会正在考虑利用“宇宙”
－1的备用组件建造另一艘太阳帆，最早将于2006年底发射。光压推进是在太空中
利用太阳光驱动飞船，俄美研发的太阳帆即利用太阳光及其它粒子流照射在展开的
反射帆上，从而获得动力。 


与6月份的那次失利不同，NASA的太阳帆试验在2005年8月达到了一个里程碑：技术
人员用一个可膨胀的吊杆展开装置，成功的展开了一个20米的太阳帆系统。这次试
验由L'Garde公司在世界上最大的太空环境模拟室——位于NASA格伦研究中心
Plum Brook站的太空动力实验室中完成。

 ?微波推进 

2005年，美国空军太空司令部资助的凯文?帕金博士正在为热推动器建造一个共振
器，如果按比例放大的话，这种共振器使用微波束有可能实现将重1000千克的运载
火箭送入低地球轨道。 

这种圆柱形共振器将把导入的微波能量集中到一个内管中，气态氢通过这个内管流
动，从而形成一个微波热火箭。火箭的燃料（可以是氢）将由来自地面站的定向能
量加热产生推力。火箭发动机是一个有效的大型热交换器，可将微波或激光能转化
成燃料。这个共振器有助于更好的了解这一过程，以便放大它的比例。微波推进主
要依赖微波发生器产生的微波能量。微波源可以是内部集成的，亦可来自外部，或
远距离微波束传递能量。微波推进可极大简化航天器结构，增强安全可靠性。其使
用寿命、性能、效率等方面具有显著优点。

 2、定位与导航技术 

?世界三大导航系统 

2005年12月28日，欧洲“伽利略”全球卫星定位系统首颗实验卫星发射升空，标志
着伽利略计划进入部署阶段和商业运营阶段，也标志着世界三大导航系统初步呈现
鼎足之势。与此同时，美国与俄罗斯也在对原有导航系统进行现代化改进。 


2005年，美国洛?马公司着手进行着八颗全球定位系统(GPS)卫星的现代化工作，旨
在为全世界的美国军民用户提供显著改进的导航性能。第一颗现代化GPS-IIR卫星
已于9月25日从卡纳维拉尔角成功发射。新型卫星能够为地面用户提供增强的信号
功率，为军方提供精度更高、加密和抗干扰能力更强的信号，还可在不同频率为用
户提供开放式访问信号。正在研制新型GPS-M系统，性能与“伽利略”不相上下，
预计2012年投入使用。 

在“伽利略”卫星发射前数日，俄罗斯也成功发射三颗“格洛纳斯”（GLONASS）
卫星（只有一颗卫星属于旧系列）。俄罗斯计划三年内将新一代卫星Glonass-M与
Glonass-K（使用寿命分别为7年和10年）加入到GLONASS导航卫星系统中。新型卫
星可向全球任何地点无数用户提供导航信息，定位精度1米。预计2007年全面运行
。 

“伽利略”导航系统成功发射首颗卫星，将带来多项突破。“伽利略”卫星正式启
动后，可与GPS及GLONASS兼容，定时、定位更加精确且商业化。截至2004年6月，
美国GPS在轨工作卫星共28颗，提供的军用数据误差3米，民用数据误差高达10米。
相比之下，“伽利略”30颗导航卫星采用中等轨道，均匀分布在高度约为2.4万公
里的3个轨道面上，导航定位时确定方位的误差为1米。尤其是美国GPS系统以军用
为主，用户的使用权难以保障，而“伽利略”卫星将为用户提供更有益的服务。 


?“基于X射线源自主定位导航”计划

2005年11月有报道称，美国国防预先研究计划局（DARPA）已经选定鲍尔航天技术
公司领导基于X射线源自主定位导航（XNAV）计划第一阶段研发工作。该计划旨在
为在深空航行的航天器提供精确导航（导航精度达到几百米级）。它还计划为太空
系统（例如低地球轨道航天器）提供GPS备份。XNAV计划第一阶段希望确定利用包
括脉冲星在内的天体源为深空系统和低地球轨道航天器提供定位、姿态和时间测定
的可行性和耐久性。鲍尔航天公司将进行一个利用工作在电磁波谱X波段的天体源
进行自主定位、姿态和时间测定系统的研究和开发。

 二、其它相关高新技术 

?新型纳米激光热电探头2005年1月，美国国立标准和技术研究所（NIST）、国立可
再生能源研究所已运用纳米技术研制出一种新型激光热电探头，有望成为最快投入
实用的纳米技术之一。

 ?NASA演示最新高效太阳能电池NASA德来顿飞行研究中心演示场演示了可用于陆地
的最新高效太阳能电池。A-300 电池被视为可用于陆地应用的最先进的光电池。

 ?筹建大型在轨光学系统2005年6月，美国国防预先研究计划局授出的研究合同，
“大孔径空间光学监视系统”（LASSO）将研究在脱离地球引力的太空制造并装配
甚大光学传感器表面及结构的技术可能。 

?军用电子激光器发出最强光束11月，诺?格公司军用电子激光器发射出一种最强有
力的光束，新能量级别激光束的发射，标志此项技术取得了从实验室迈向实用之途
的里程碑式成就。（中国航天工程咨询中心 章国华 许红英）
 
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