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再说说电火箭推动!

2020-01-08 10:00 作者:瀚海狼山  | 我要投稿



实践20携带了新一代的电推力发动机,让大家对电火箭再次关注。那么电火箭发动机到底是如果工作的。是不是通上电就可以飞行了?实际上目前所有的空间发动机,仍然必须遵循牛顿3大定律的基本原理。首先要明白一点,目前几乎所有的空间发动机,要想获得推力,就必须通过喷气口,向外喷射宏观物质,也就是气态或者等离子态的颗粒。如果不能喷气,而只辐射电磁波或者是发射激光,目前阶段仍然不能获得明显的反推力。虽然激光推进也是重点研究的对象,但是现阶段显然不行。而既然要通过喷口向外喷射宏观物质,那么就必然有明显的物质消耗。因此电火箭只有电不行,还必须有喷射做功的工质。消耗工质,就会导致电火箭的工作寿命也是有限的。但是这种有限,又比化学火箭工作寿命长的多。

牛顿定理还告诉我们,即使很小的反冲力,比如吹气带来的反冲力,如果工作时间足够长,理论上甚至可以把地球移动到其他轨道上去。因此电火箭不怕推力小,而只要其总比冲足够,就可以派上大用场。电火箭发动机是用电能加速工质形成高速射流而产生推力的火箭发动机。它与化学火箭发动机不同,能源和工质是分开的。而化学火箭的能源往往来自工质反应本身。电能由飞行器提供,一般由太阳能、核能或化学能经转换装置得到。工质常用氢、氮、氩或碱金属,如铯、汞、铷、锂等的蒸气。电火箭发动机比冲高、寿命长,可起动上万次,累计工作上万小时,但推力普遍小于100牛顿,适用于航天器的姿态控制、位置保持和星际航行等。电火箭虽然听上去非常科幻,但是其在1906年就已经开始有人试验了,


比当代的化学大火箭的出现还早的多。电火箭根据其工作原理,目前主要分为3大类。一种是电热火箭,第二种是静电式火箭,还有一种是电磁式电火箭。而目前的国际主流,就是静电式电火箭。静电式电火箭发动机由于比冲最高,工作时耗电功率基本在百瓦的级别,这是卫星和飞船的太阳帆板很容易提供的发电功率。因为目前一块比较大的太阳能发电板在太空的发电功率就接近1千瓦,供应100瓦级别的耗电量绰绰有余。因此静电式电火箭是目前电火箭类型的主流。静电火箭发动机的工质为汞、铯、氢等,从贮箱输入电离室被电离成离子,然后在电极的静电场作用下加速成髙速离子流而产生推力。比冲可高达100000到200000米/秒。瀚海狼山认为这个比冲足够静止卫星在轨道上维持20年以上的姿态稳定。因此有重大的利用价值。电火箭只要在恒星的内圈,有足够的辐射热能发电,就可以工作相当长的时间。


电火箭虽然推力感觉很小,但是其未来前景却比化学火箭大的多。目前人类制造的电火箭的最大功率也不过10千瓦的级别。如果用可控核聚变解决了供电问题,那么电火箭的推力最终可以和当代的化学大火箭看齐。而且工作时间比化学大火箭长的多,是未来深空飞船的主要动力体制。


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