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离子发动机带你遨游宇宙
历时 8年，跋涉 48 亿千米，美国“黎明”号小行星探 测器于 3月 6日首次进入谷神星轨道。 它是在辞别绕飞了 400 余天的灶神星之后抵达这里的。不同于此前的深空探测器要 么只进入 1 个地外天体轨道绕飞直至寿终正寝，要么像“旅 行者” 1号、2 号那样以飞跃方式走马观花地探测多个地外 天体，“黎明”是世界第一个先后环绕两个地外天体飞行的 深空探测器。
之所以能勇夺第一，是因为“黎明”号装有 3 台氙离子 推进器。“离子推进”这个词对于我们这些还在关注固态还 是液态燃料的人们来说充满科幻色彩。 但追本溯源， 1906 年 9 月 6日，先驱戈达德就曾如此记录他的灵光乍现： “鉴于电 子能以光速被释放出去的巨大可能，反作用会增强到什么程 度？”随后制造了产生“带电粒子”的设备，并找到了“产 生带电气体射流的方法” 。于是第一台静电离子加速器诞生， 它被视为电火箭发动机的鼻祖。
1959 年，美国科学家哈罗德 ?考夫曼研制了第一台电子 轰击式离子推力器， 2007 年发生升空的“黎明”号正是应用 了它的衍生技术。将太阳能（或核能）转化为电能，用电子 轰击氙气，释放出离子，并被快速排进太空中，产生时速达
万千米的离子流，从而向探测器提供日渐增强的推动 力。离子推进的高比冲和高效率是目前采用普通化学推进剂 的发动机无法企及的。化学推进剂燃烧反应获得能量是由推 进剂本身的内能转化而来，受单位质量内能限制，从而制约 了最终的排气速度。而电推进系统是由外加静电场加速喷射 带电的推进剂离子后产生推力，它依赖于总有效功率。功率 越大离子运动越快，即发动机比冲越大。
休斯公司估算，采用氙离子推进器后，静止卫星每年用 于位置保持的工质仅需 5 千克。以 HS-601 标准型卫星平台为 例，改离子推进后，可节省 400 千克肼推进剂，或可将卫星 工作寿命延长到 25 年以上。作为卫星、探测器的姿态、轨 道控制的推力器，以及星际航行的动力，离子推进的优势无 可比拟， 不过仍不能用于航天发射。 大比冲还不等于大推力。
但离子推进器在其推力范围内大小可调，且有矢量控制 功能，是最让航空迷们眼红心热的亮