控制人造卫星的“巨手”—肼分解姿态控制发动机

众所周知，当今世界，正在出现一个以信息工业为主，电子计算机为中心，包括生物工程、电子科学技术、新能源、空间科学技术、海洋科学技术、激光科学技术和材料科学技术为主体的新的科学技术革命。它将使人类由工业经济时代向信息时代过渡。信息时代，需要现代化的通讯工具。卫星通讯是现代人类的“顺风耳”和“千里眼”。卫星通讯比普通的无线电通讯优越得多。无线电通讯，容量小、易受骚扰、质量低、可靠性差。通讯卫星由于“站的高”，居地球赤道平面 35860公里，所以“看的远”，发出的电波能覆盖地球表面的1/3，不受其他干扰。现在全世界许多先进的国家，都采用这种现代化的通讯工具，不论世界上什么地方发生重要事情，几分钟内通讯卫星就可把消息传遍全球。例如，由于应用了气象卫星，大洋上任何一点的热带风暴，没有一次漏报过。往往这些热带风暴还只是一个很弱的扰动时，就已被卫星发现。
     再如，1988年大兴安岭森林火灾，卫星上的遥感照片对大火的范围、火势的走向，都及时提供了可靠的情报，为扑灭大火减少损失做出了重要贡献。1993年5月我国上海市还把股票信息和市场信息发送到亚洲一号地球卫星上，只要有地面接收系统，都可及时直接收看，这对发展我国的市场经济有重要的现实意义。然而，发射通信卫星是一件非常复杂的事。首先要把卫星送入“同步轨道”，卫星在这个圆形轨道上以每秒 3.74 公里的速度飞行，绕地球一周为23小时56分4秒，与地球自转的速度和方向完全一致。因而，从地面看上去，它是静止不动的，所以有人叫它为“同步卫星”或“静止卫星”。卫星进入同步轨道不容易，即便进入了同步轨道，由于受太阳和月亮等引力作用等影响，也会发生上下、左右漂移。因此，要使通信卫星保持静止不动，就必须对它的位移和姿态进行控制调整。卫星在天上，人在地上，要卫星不漂移谈何容易。由于科学家的努力，运用现代遥控技术和化学知识，终于把此难题解决了。
     解决的办法是，在通信卫星上、下、左、右和前后六个方向装上一种姿态控制发动机，就可使卫星坚守在同步轨道上。这种姿态控制发动机，最早是采用钛合金的高压氮气瓶，使用时启动阀门，喷出高速气流，借助气流产生的反作用力调整卫星的姿态。由于高压氮气瓶容量小、寿命短、准确性差，所以很快就被淘汰了。从 60年代开始，美国和苏联的化学家研究了成千上万个化学物质的分解过程，最后发现在金属铱的催化作用下，肼（N2H4）能迅速分解成氮气和氢气，从而制造出一种新型的“肼分解姿态控制发动机”。从1969年7月美国“阿波罗”登月飞船使用这种姿态控制发动机以来，现在发射通信卫星的国家都采用了这种技术。值得自豪的是，我国化学家和航天专家也已掌握了这种新科学技术，并成功地用于我国1984年4月8日发射的实验通信卫星和1986年2月1日发射的实用通信卫星。采用“肼分解姿态控制发动机”比高压氮气瓶有很多好处：首先是容量大，效率高。
     因为肼在常温下是液态化合物，一旦分解便可产生2200多倍的高速气流。这样单位体积的做功效率比氮气瓶高的多。其次是控制方便。由于这种发动机的推力大小由流入催化床层肼的多少决定的，所以控制了肼的流量，就控制了推力。这样根据调整卫星姿态的需要，推力可大可小，调整方便自如。最后一点是机动灵活。因为肼在铱的作用下，分解速度极快，从液态转成气态的时间很短，所以发动机每次开停都很灵活。航天技术集中了当代科学技术的精华，在最近20多年来已取得了辉煌的成就。它的发展不仅表明了它在军事上的实用价值，而且也使人类有可能摆脱世世代代赖以休养生息的地球的束缚，去开拓那广阔无垠的宇宙。在这方面，肼已发挥了并将继续发挥重要作用。