第兩千六百一十一章 離子電推
另一名老者補充道：“這就相當於將一部分網關總站搬到了中地軌道上，既兼顧，又靈活，兼備了兩種組網方式的長處。”
“還有一個重要的作用。”另一名老者也說道：“我們能夠通過一箭多星的發射，減低發射成本，然後這些星分作兩層工作，中地衛星可以作為同步衛星的備用星，一旦負責主通訊任務的同步衛星出問題的時候，我們可以讓一顆中地衛星實施變軌操作，將之移送到同步軌道上，替代出問題的那顆衛星。”
“高啊……”周至如今心裡升騰起一種讀好好詩，聽到好歌的感覺，這套新方案簡直太絕妙了。
中地衛星的軌道是兩千到兩萬公里，同步衛星軌道在三萬五千公里，兩者之間的距離看似相差了一萬五千公里，是一段相當遙遠的距離。
然而這一萬五千公里的距離卻並非大家想象當中那樣難以克服。
這裡有兩個力學原理：離心運動原理和變速圓周運動原理。
衛星在原軌道上做勻速圓周運動，若在某一點瞬間點火加速，則會使得運動軌道變為橢圓軌道，並且軌道半徑變大。
當衛星在低軌道運動到近地點的時候，點火加速。由於此時衛星的速度增加，而萬有引力沒有變化，則衛星由原來的勻速圓周運動變成離心運動，進入一個被拉長成橢圓的新軌道，叫做“轉移軌道”。
隨著衛星在新軌道上不斷遠離地球，需克服萬有引力，則衛星的速度越來越慢，這就好比我們向上拋一個物體，上升的過程中，由於要克服重力，所以會減速。
當衛星運動到轉移軌道的遠地點的時候，運動速度降低到較小，而萬有引力比較大，則衛星又開始朝地球方向做近心運動，且在引力的拉動下，速度越來越快。
在衛星沿轉移軌道再次運動到近地點的時候，又給衛星點火加速，如果這個速度可以萬有引力與向心力平衡的話，衛星就會完成變軌。
當然有時候一兩次點火是不行的，比如後來的嬋娥一號要達到遠離地球三十八萬五千公里的月球軌道，一共進行了四次變軌。
作為大型的航天器這麼幹倒是沒啥問題，但是作為負荷一兩百公斤的中型衛星，周至不由得好奇起來：“餘老，變軌的燃料又如何解決呢？會不會消耗掉衛星大量的有效載荷呢？”
“不知道你們關心過國家科技進步一等獎沒有？”餘老問道。
說起這個周至就不免有點得意：“瀚文大字庫拿過這個獎。”餘老樂了，他也忘了周至的背景資料裡有這一茬，點頭笑道：“不過我說的是八七年的那次。”
“蘭州510空間物理研究所是國內最早開展電推進技術研究的單位，早在1974年就開始研製離子電推力系統，到了1986年研製了80毫米汞離子電推進，該成果於1987年獲得了國家科技進步一等獎，達到了國際領先水平，產品水平不弱於從上世紀50年代就開始從事此方面研究的美國。”
“電推進？離子？”周至覺得這些東西差不多應該是出現在太空科幻裡邊的內容，還真不知道現在的空間技術這麼先進了。
“離子推進器是電推進的一種，其特點是推力小、比衝高，廣泛應用於空間推進，如航天器姿態控制、位置保持、軌道機動和星際飛行等。”一名老者可能是這方面的專家，對周至幾人解釋道：“離子推進的原理很簡單，就是利用電能將工質進行電離，生成離子，離子在靜電場的作用下加速噴出，進而產生推力。”
“從理論上講，在加速過程中沒有能量損失，因此，效率較高，在一千伏的加速電壓下，就可以獲得數千秒的比衝。這種推進方式其實是研發時間最早、地面和空間飛行試驗都比較充分的一種電推進。”
“剛剛餘老說獲獎的那個推進器才八十毫米？那能夠產生多大的推力？”周至覺得匪夷所思：“這點力道能夠讓衛星升軌一萬五千公里？”
“的確是這樣的。”剛剛聲稱可以實現衛星變軌的老人笑道：“離子電推進發動機的特點就如你猜測的那樣，加速力和加速度都非常低，像我們的只有幾十毫牛頓和幾釐米/平方秒。這種推力差不多就僅僅可以吹動一張紙而已。”
“但與化學火箭極短的燃燒時間不同，電推進火箭提供的加速時間可以很長，因此發動機比衝很大，就是說，用同樣質量的工質，卻能提供更大的總推力和最終速度。”
“雖然它所噴出的只是一束帶電粒子或離子，所提供的推動力較弱，但只要離子推進器能夠長期保持性能穩定，最終也可以將航天器加速到更高的速度。”
“因為太空中本來就是真空和輕引力狀態，只需要很小的一點力量就能夠讓航天器獲得加速度，只要這個加速度一直存在，哪怕它十分微小，只要作用時間夠長，也能夠積累而成極高的運行速度。”
這一點只要是學過初中物理的人都容易理解，要是這樣的話，衛星根本就不用攜帶化學燃料了，只需要攜帶輕便的壓縮氣體作為工質，再利用太陽帆板產生的電能激發，衛星便可以獲得動力了。
安全，持久，長效，好處簡直多多。
“還真是孤陋寡聞了。”周至咧嘴笑道：“所以我們的衛星準備用上這玩意兒？”
“這位是張樹丘院士，他是我們國家離子電推系統的專家。”餘老指著一個人介紹道：“你聽他給你倒苦水吧。”
“雖然我們在87年就獲得了汞離子推進的突破，但是由於米國也沒有開始應用，所以國家對這個項目一直持有疑慮，最終決定不再從事離子電推進系統的研究。”張樹丘說起來都不免欷歔：“但是510所的同志們捨不得，也看好這項技術在未來的發展前途，因此並沒有解散科研隊伍，而是在這九年時間裡，通過自籌資金的方式維持著研究，並在93年成功研製出了90毫米氙離子電推進系統！”