大数跨境

霍尔推进器用氙气可以“撬动”空间站

霍尔推进器用氙气可以“撬动”空间站 中科富海
2022-11-29
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"推力只有80毫牛,在地面上差不多只能托起一张A4纸,却在太空中竟能够推得动180吨的天宫空间站?"估计很多人对空间站使用到的霍尔推进器,觉得完全不可思议。

霍尔推进器的工作原理,其实是利用霍尔效应捕捉加速电子,然后利用这些电子将推进剂电离、离子化,最后再利用电场将这些离子加速,向外高速喷出从而产生推力。



“在推进器中,气态氙等推进剂被电场加速,电子被约束在磁场中,用来电离推进剂,加速离子产生推力,并中和羽流中的离子。”

结合实际通俗的说一下。就是内外两个磁极,之间有两个空间,就像一个环形的沟槽。沟里是从外到内的垂直磁场,沟底是阳极电场,电场与磁场垂直。往沟里释放电子,电子落入沟里被磁场影响,在洛伦兹作用力下,电子绕着环形沟加速旋转。旋转的电子数量够多时,沟底的氙推进剂释放出来,使不带电的氙原子被高速电子撞为带电的等离子。在电场作用下,被加速成高速工质喷出而产生推力。由于电场强度大,推进剂氙非常轻,可以加速得特别快,氙的电离率可达99%。它们相对于其他物质而言,更容易与电子发生碰撞并电离,其次是电离后不易产生腐蚀物质。

霍尔推进器的体积小巧,甚至可以和家用扫地机器人差不多大,喷射速度却是化学燃烧的十倍。也就是说,只要消耗十分之一质量的工质,就可以获得和化学火箭一样的推力。

在遥不可及的太空,一次性能携带多少“燃料”就决定了空间站能运行多久。因此,在有限的空间里,携带足够多的燃料就显得至关重要。

所以霍尔推进器,由于节能环保已经越来越多地被运用到航天领域,这次天宫空间站就是一个很好的例子,效果也非常显著!

天宫使用了四台纯国产的LHT-100型霍尔电推推进器,其比冲高达3000秒以上,要知道传统氢氧火箭发动机,它的比冲最大还没超过500秒,妥妥的6倍差距!在遥不可及的太空,一次能携带多少“燃料”就决定了空间站能运行多久。因此,在有限的空间里,携带足够多的燃料就显得至关重要。




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