这两天中国航天领域又传来一个好消息：亚太6E同步通信卫星定点成功了！这个卫星可是大大的不得了，不仅是我国第一颗商业高通量卫星，通信容量达到了30Gbps，还是一颗“全电推进”卫星。它采用了东方红三号E全电推平台，并没有安装我国同步卫星常用的化学推进发动机，而是用了两台“电推”：一台霍尔发动机和一台离子发动机。

亚太6E早在2023年1月13日就发射了，用了一发长征二号丙火箭。发射后不久，就有外媒传出了亚太6E的主发动机出现故障的消息。按说在发射10个月之后，该卫星就应该定点成功，为何却拖了近一年半之久，与之前主发出故障的传闻有关系吗？

要搞清这个事情，得先了解一下亚太6E的特殊性。这个卫星是高通量卫星，配备了25个Ku用户波束和3个Ka信关站波束，卫星部分的重量是2.09吨，直径还比较大。然后亚太6E就尴尬了：同步通信卫星需要达到36000公里的同步静止轨道，不仅高度很高，还必须在赤道上空，对火箭的运载能力要求相当高。

我国发射同步卫星最常用的火箭是长征三号乙，俗称“三姨”。虽然这是一种采用肼基燃料的“毒箭”，但是架不住人家性能优良可靠，业绩突出。长三乙增强型能把重达5.5吨的载荷送到200km×36000km的地球同步转移轨道，然后卫星再靠自身动力升轨至36000公里静止轨道。很显然，用长三乙去发射2.09吨的亚太6E，实在是过于大材小用了，很不经济。

除了长三乙之外还有一个选择，就是把长三乙去掉两个助推器，变成长征三号丙。不料这个长三丙虽被“阉割”，力气也不小，同步转移轨道运力也有3.8吨，竟然与起飞重量高达640吨的印度最强火箭GSLV MK3相当，你说气人不气人？用长三丙发射亚太6E，还是大马拉小车，不合适。

然后网友们应该能想到了：那就再去掉两个助推器，变成光杆呗？恭喜您答对了一半！去掉全部助推器就变成了长三甲，同步转移轨道运力2.6吨。本来用它发射亚太6E特别合适，不料问题却出现了：亚太6E的直径特别大，而长三甲的整流罩直径只有3.35米，装不下！

在如此尴尬的局面下，我国航天人员还是想到了解决办法：给亚太6E配上了一个重达2.21吨的独立推进舱，该推进舱带有一台490N的主发动机，以及若干台推力为10N的RCS姿态控制发动机。这样加起来就有4.3吨了，然后再用长征二号丙来发射，整流罩直径4.2米，正好可以装下。

长征二号丙本来不是打高轨道的火箭，只能把亚太6E卫星和推进舱组合体打到近地轨道：近地点200公里，远地点500公里，倾角28.5度。这个轨道离同步静止轨道还差得远，不过不要着急，接下来独立推进舱开始干活，利用490N主发动机，原计划用几天的时间将卫星升轨到远地点1万多公里的中间轨道。

到这时独立推进舱的使命就完成了，就可以与卫星本体分离。接下来亚太6E再使用电推发动机，进行原计划长达10个月的升轨。

为啥要这么久呢？因为无论是霍尔电推还是离子电推，推力大都是毫牛量级的，只能细水长流，一点点儿抬高轨道。然而亚太6E发射后却出现了意外情况：根据著名卫星数据网站seradata的报道，亚太6E推进舱的490N主发动机可能无法启动了，要被迫采用推力仅10N的姿控发动机升轨，时间大大拖长！

外媒作出这番推断也不是没有依据的，因为按照美国太空军18SDS公布的轨道高度数据，从2023年1月13日至1月17日，亚太6E卫星一直处于升轨阶段，至1月17日近地点高度刚刚超过700公里，远地点高度超过2300公里。7天时间才升到2300公里，与1万多公里的中间轨道差别太大，因此国外才做出了这番猜测。

不过外媒幸灾乐祸的推理后来却被打了脸！因为从2023年1月18日开始，亚太6E的升轨速度明显加快，至2023年1月22日，远地点高度已经升到了7000公里，每天都能升轨1000公里之多，仅靠10N的姿控发动机显然是做不到的，独立推进舱的主发动机有可能又启动了。

到了1月23日，远地点达到了7400公里。但在这一天却传来了消息：亚太6E卫星与独立推进舱成功分离，卫星本体单独踏上了飞往静止轨道的漫漫长路。从数据来看，独立推进舱最终还是没能100%完成自己的使命，未能将卫星送到超1万公里的中间轨道。不过已经打到了7400公里，也算差强人意了。

接下来就完全靠亚太6E自己了，从2023年1月23日分离开始，卫星花了近17个月的时间，到现在才刚刚定点，主要的原因就是电推发动机推力实在太小。大家应该还记得：我国空间站也使用了4台霍尔电推，推力约80毫牛。目前世界上推力最大的电推是美国的X3，推力也只有5.4牛，那已经相当夸张了。

由此推断，亚太6E上的电推发动机推力也就是几十个毫牛水平。估计有网友会问了：既然电推这么菜，那直接用化学火箭不就行了，为什么要大费周章来上电推呢？这时就得说说电推的优点：比冲高！比冲就是消耗单位质量的燃料能获得的冲量，比冲越大，消耗同样多燃料获得的速度增量就越大。

例如长征五号助推器使用的是液氧煤油发动机，海平面比冲约300秒。如果是更高效的液氢液氧发动机，比冲可以轻松超过400秒，比液氧煤油就强得多。然而这与电推比起来，实在是小巫见大巫，电推发动机的比冲能达到3000秒，与传统化学火箭有量级上的提升，为什么能达到这么高呢？

这是由于离子电推喷出来的东西不一样，是电离后的离子，速度高达每秒20~50公里，而普通火箭喷出燃气的速度只有每秒5公里左右，比冲自然就差远了。离子发动机最早是由美国NASA发明的。静电式离子电推的原理很简单：先用电子枪将工质电离，形成离子，然后这些离子经过像筛子一样打了很多小孔的两块栅板。

这两块栅板之间被加上了很高的电压，离子在栅板之间被电场加速，然后高速喷出（在喷口处被电子中和），就获得了推力。只要电压足够高，电场足够强，离子的速度就会非常大，比冲也就能达到3000秒的夸张程度了。但是这两块栅板的工作环境极为恶劣，制造起来相当难，空间电荷限流问题还导致推力密度难以提高。

于是在离子电推的基础上，苏联科学家又发明了霍尔电推，采用环形喷口和放电室。电子枪在喷口外发射电子，这些电子沿着轴向电场向阳极运动，然后在径向磁场作用下发生霍尔效应，产生了感应电压，在这种作用下电子沿着环向旋转。

当这些电子来到阳极附近时，与喷出的氙气、氪气、碘等等气体工质发生碰撞。气体被电离后，大量离子在电场作用下向后加速，从喷口喷出产生推力。霍尔发动机推力相对较大，还能一圈圈的套起来，进一步增大推力。

例如美国的X3霍尔发动机以氙为工质，推力5.4牛，比冲2650秒。我国最强的HET-450，推力虽然比X3略小，有4.6牛，但以氪为工质，最高比冲可达5100秒。

比冲高了带来的优点是非常明显的。地球同步轨道卫星在太空中受到各种引力摄动的作用，要想一直定点在某个地方，必须不断通过发动机来调整，维持它的位置。如果采用化学火箭发动机，消耗的燃料非常可观。只要燃料耗尽，卫星也就无法定点了，使用寿命较短，卫星的重量也会很大。

但轨道维持并不需要很高的推力，在改用霍尔电推和离子电推之后，卫星可以用很小的推力保持定点，消耗的燃料又非常少，大大提高了使用寿命，同时卫星重量还减轻了。这就是亚太6E设计寿命长达15年，重量却只有2.09吨的原因。

好了，现在您知道亚太6E到达同步静止轨道，为啥要这么久了吗？即使当初推进舱发动机没出问题，将卫星送到了1万多公里高的中间轨道，亚太6E凭借推力极小的电推，也需要大概10个月的时间来升轨。

考虑到推进舱最终只把卫星送到了7400公里高的轨道，差了近3000公里，这个差距对于电推来说还是相当明显的，必然要花费更多的时间升轨。于是最终效果我们也看到了：总共花了不到17个月，比原计划多了7个月，其实并不算太离谱。因为亚太6E的寿命可是有15年，多花这7个月的影响不大。现在亚太6E还是成功定点了，相信未来我国的电推卫星会越来越多。