星网动力:让龙江制造闪耀浩瀚太空

近日,在哈尔滨新区中国星谷内,哈尔滨星网动力技术有限公司(以下简称星网动力)已完成装修,正在陆续购进、调试生产设备。预计今年上半年,星网动力将投入生产,到2027年可具备年产300套左右霍尔电推进系统的能力,成为黑龙江省商业航天产业发展的生力军。

要遨游太空,动力是关键。星网动力生产的霍尔电推进系统,就是为卫星上天后在轨地姿态修正、轨道提升、再入大气层等提供动力。

在星网动力,记者看到桌上摆放着一个30厘米见方的装置,这就是霍尔电推进系统的核心——霍尔推力器的模型。

“从外观上看,他的结构并不复杂。但其实这里涉及大量的理论和工程问题。”星网动力董事长兼总经理刘辉介绍,正所谓“麻雀虽小,五脏俱全”,霍尔推力器里面涉及电磁、热学、材料、流体力学等多学科的交叉。

“在2000年的时候,我们国家还没有这方面的经验,而美国和俄罗斯已开始大规模应用了。”刘辉说,他的导师、哈尔滨工业大学于达仁教授在一次学术交流中了解到第二代霍尔推力器的设计理念。回国后,于老师鼓励学生:“在未来航天器上,霍尔推力器一定是不可缺少的动力装置。我们国家如果率先研制成功,那么就能实现在这个领域的弯道超车,占据世界一流的位置。”

创新,从零开始!横在研发团队面前的第一道难题,是理论难题。比如,霍尔推力器的核心技术磁聚焦的设计。磁聚焦一旦实现,推力器就能像透镜一样,将所有的带电离子聚焦后平行喷射出去,这样才会有最佳的性能。但是,磁聚焦设计需要把等离子体的复杂理论研究透彻。

“对于我们一直从事工科研究的人来说,等离子体理论研究是陌生的领域,充满了挑战。”刘辉说,理论问题研究不透彻,是没办法解决磁聚焦设计难题的。

“于老师带着我们一起读文献、一起做实验,一大群工科学科的博士在一起研讨,那时候感觉就像重新参加一次高考。虽然不能说是头悬梁锥刺股,但是凌晨4时的太阳我们见过,午夜12时的月光是回家路上常伴的光。”当时还是哈工大博士生的刘辉每每回忆过去总是心潮澎湃。在那时,团队进行了大量的实验和数值仿真,试图摸清实现磁聚焦设计的物理规律。

十年磨一剑。全世界专家都为之困扰的磁聚焦与工质高效电离难题,终于被哈工大霍尔推力器研发团队解决了。2009年,磁聚焦霍尔推力器的设计理论体系在团队中建立了起来。

理论有了,还要学以致用,将科研成果转化为能飞上天的产品。从理论到应用的这道难题,必须靠中国人自己的力量来完成。

依托团队的技术优势,研发团队跟国内的航天院所合作,攻克了一个个工程实现的难题,通过了一次次严格的地面测试。2016年,哈工大霍尔推力器研发团队研发的国际首台磁聚焦霍尔推力器搭载“长征五号”运载火箭成功上天,推力器在实践十七号卫星点火成功。2020年,霍尔推力器研究成果获国家科技进步奖二等奖。

从2016年到2024年,哈工大霍尔推力器研发团队的霍尔电推进技术已经应用在我国20多颗通信、遥感等卫星上。技术水平国际领先,拥有100多项发明专利,并入选黑龙江省首批最具转化潜力科技成果。

“既然我们能做出产品,我们一定要让它出生在黑龙江。”刘辉说,哈工大有国际领先的航天技术,黑龙江有像工大卫星这样成熟的航天企业。团队的目标就是将龙江制造的霍尔电推进系统装配在龙江制造的卫星上,在生机勃勃的商业航天领域,为黑龙江开拓出一片天地。2023年12月末,团队注册成立了星网动力,并入驻哈尔滨新区中国星谷。

“传统化学推进装置的燃料携带量约占卫星总重量的一半,而霍尔电推进系统最大的优势是能大幅缩减燃料的携带量,降低成本,使卫星批量发射成为可能。”刘辉介绍,星网动力的主打产品为新一代低成本霍尔电推进系统,其综合性能比第一代霍尔电推进装置提高20%,寿命增长近一倍,成本降低40%。

“我们的产品是商业航天卫星互联网星座必需的动力装置,可与工大卫星形成强链补链关系,有利于高质量构建黑龙江省卫星产业链,对助力黑龙江省打造‘中国星谷’和加快形成新质生产力具有积极意义。”刘辉说,“我相信,在大家的共同努力下,龙江制造未来必将在浩瀚的太空中熠熠生辉。”

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编辑:徐豪