空间核电推进系统比质量优化建模及其木星探测应用分析

作者：周成; 吴延龙; 魏延明; 李永; 王戈; 丛云天; 孙鲲; 王磊

来源：深空探测学报(中英文), 2018, 5(04): 361-366.

DOI：10.15982/j.issn.2095-7777.2018.04.006

• 比质量
• 核电推进
• 木星探测
• 优化设计
• 有效载荷比

空间核电推进(Nuclear Electric Propulsion,NEP)系统是一种将核热能转换成电能,并驱动大功率电推力器而产生推力的革命性空间推进技术。和传统推进技术相比,NEP具有高比冲、大功率、长寿命等技术优势,非常适合未来大规模深空探测任务。基于NEP系统组成和小推力轨道理论,建立了以有效载荷为目标的NEP系统比质量优化模型。该模型能够解析NEP航天器的轨道运行时间、比质量、功率与有效载荷比的复杂耦合关系,为任务优化提供了计算依据。最后,利用该模型对NEP系统完成NASA "Juno号"航天任务进行了技术指标评估分析。计算表明,当NEP系统比质量达到4.8 kg/kWe时,其能将"Juno号"航天任务的地木转移时间由2 266 d缩短至665 d,有效载荷由160 kg提高到1 179 kg,极大地提高了航天器的探测能力,为任务方案的可行性论证和后续设计提供参考。

• 单位
  北京控制工程研究所; 中国空间技术研究院