北京理工大學(xué)微型脈沖等離子體推進系統(tǒng)實現(xiàn)在軌應(yīng)用
發(fā)布日期：2024-05-06 供稿：宇航學(xué)院 攝影：宇航學(xué)院
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圖1 衛(wèi)星發(fā)射和BPPT-1在衛(wèi)星上的位置
2024年4月,，北京理工大學(xué)宇航學(xué)院宇航推進研究團隊研制的微型脈沖等離子體推進系統(tǒng)（簡稱BPPT-1）在軌點火成功并穩(wěn)定工作,。該推進系統(tǒng)搭載紫微科技（AZSPACE）研制的“迪邇一號·梁溪號”衛(wèi)星于2023年12月17日由星際榮耀雙曲線一號（遙七）商業(yè)運載火箭發(fā)射進入500km太陽同步軌道，是北京理工大學(xué)第一款成功在軌點火并長時間連續(xù)工作的空間電推進系統(tǒng),。
BPPT-1微型脈沖等離子體推進系統(tǒng)由北京理工大學(xué)研制,。推進系統(tǒng)為脈沖式工作模式，可作為微小衛(wèi)星動力裝置,，承擔(dān)軌道維持,、姿態(tài)控制、離軌等任務(wù),。2024年4月16日， BPPT-1在太空進行了點火,，相機拍攝到推力器羽流形貌,。之后，推力器連續(xù)穩(wěn)定工作21小時,，標(biāo)志著本次在軌任務(wù)取得圓滿成功,。
圖2 BPPT-1在軌點火圖
脈沖等離子體推力器是一種固體工質(zhì)電磁式空間推進裝置，是空間微推進領(lǐng)域的研究熱點,，其工作原理涉及固體燒蝕,、磁流體力學(xué)、脈沖放電等多學(xué)科領(lǐng)域,。北京理工大學(xué)宇航學(xué)院宇航推進團隊自2007年開始相關(guān)研究,，在點火機理、固體燒蝕,、氣體電離,、能量分配、理論建模等方面開展深入探索,，提出了多種提高脈沖等離子體推力器效率的新途徑,。迄今已獲得5項自然科學(xué)基金項目支持，在《AIAA Journal》《Journal of Propulsion and Power》《Aerospace Science and Technology》《Acta Astronautica》《Physics of Plasma》等航天和等離子體領(lǐng)域知名SCI期刊上發(fā)表論文19篇。
BPPT-1的成功研制和在軌工作,，是北理工有組織科研模式的成功案例之一,。BPPT-1自2019年12月正式開始研制，研究團隊成員包括教師,、研究生和本科生,，教師負(fù)責(zé)具體指導(dǎo)，學(xué)生深度參與整個研制流程,。團隊按進度完成了推進系統(tǒng)的設(shè)計,、加工和裝配工作，于2020年10月完成了整機研制和性能測試,。隨后,，樣機完成了環(huán)境試驗并于2023年1月交付衛(wèi)星總體。
圖3 BPPT-1樣機和地面試驗圖
本項目也是研究團隊深化科教融合,，深入落實產(chǎn)學(xué)研用一體化,，培養(yǎng)領(lǐng)軍領(lǐng)導(dǎo)人才的典型案例。參加項目的學(xué)生在校期間表現(xiàn)優(yōu)異,，發(fā)表多篇高水平論文,，在全國大學(xué)生等離子體科技創(chuàng)新競賽獲得特等獎1項、一等獎1項,、二等獎2項和三等獎1項,，在校期間獲得教育部研究生國家獎學(xué)金3次、北京理工大學(xué)徐特立獎學(xué)金1次和工信創(chuàng)新獎學(xué)金特等獎,。參與項目的學(xué)生論文獲評中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會優(yōu)秀碩士學(xué)位論文,、北京理工大學(xué)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文以及全國高等學(xué)校航空航天類專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計成果交流會一等獎。目前,，已有項目參與學(xué)生入職中國星網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用有限公司,、航天科工集團二院二部、中國直升機設(shè)計研究所等航空航天企業(yè),，為國家航空航天事業(yè)發(fā)展繼續(xù)奮斗,。
未來，北京理工大學(xué)宇航推進團隊將不斷推出性能更先進的空間微推進系統(tǒng),，發(fā)揮人才培養(yǎng),、科教融合、產(chǎn)教融合,、成果轉(zhuǎn)化優(yōu)勢,，培育一代代“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗,、特別能攻關(guān),、特別能奉獻”的載人航天領(lǐng)域領(lǐng)軍領(lǐng)導(dǎo)人才,。
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