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抛棄化學燃料!中國空間站的離子推進器有多牛?超越美國空間站

作者:橘子玩球

導語

離子推進器的出現直接使化石燃料、化學燃料工程師們設計的火箭推進器相形見绌。

而大陸近日也宣布,中國空間站将不再采用火箭引擎,而是由離子推進器來驅動。

中國空間站的離子推進器又有着多牛?

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據悉,其是由哈工大研制的一款直線型氩離子推進器,總裝機推力更是超過了美國空間站推進器總裝機推力的兩倍,離子推進器能給大陸的空間站帶來哪些更大的優勢呢?

化學燃料與離子推進器的對比。

1957年10月4日,人類第一顆人造衛星“斯普尼克1号”發射,人類進入了太空時代。

大陸開始了航天夢的探索,逐漸将大陸航天事業推向了世界新的高度。

而航天領域中的火箭發動機也在不斷發展中。

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在火箭發動機的研究中,有兩大家族:“化學燃料火箭”和“電離火箭”(即離子推進器)。

電離火箭主要由勞倫斯利弗莫爾國家實驗室于1946年在美國研制出來。

它的基本原理是:将惰性氣體、氣體或者金屬等物質放進一個封閉的容器中,用電子轟擊這些物質,使其中的原子中的一部分電子被轟擊出來,進而使這種物質産生空間電離,形成離子雲。

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随着這些離子雲帶電,就能夠被外加電場所控制以取得推進方向,産生推進力。

相較于化學式的火箭燃料,電離火箭有着更大的速度。

1950年美國利用電離火箭的技術更是實作了人類史上首次的人造衛星發射。

僅用了12年的時間,美國人就成功的把人類送上了月球表面,完成了人類在月球上的首次行走。

然而在大陸的火箭發動機研究上,大陸的技術進步卻遠不如人。

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直到1970年,大陸研制出了大陸的第一代火箭發動機,推進航天發展的大步再次被大陸趕上。

但是由于火箭發射所使用的化學燃料工程師們設計的火箭是最大的,是以我們所能夠達到的速度也是有限的。

是以能夠更快到達目的地的方法就是采用離子推進器。

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大陸正式開始着手離子推進器的研究是在20世紀50年代,大陸正式開展了對離子推進器的研究,但是直到1966年才正式研制成功一架具有較好性能的直線型離子推進器。

于是大陸的航天夢不僅是在宇宙方面大有作為,在火箭發動機領域也有很好的進展。

此次中國空間站将采用離子推進器就是大陸離子推進器研究的最大進展。

離子推進器的優勢在哪?

離子推進器的優勢主要在于以下幾點:

首先,離子推進器有着較高的速度。

離子推進器能夠将原子或者分子的速度加快到非常高的速度。

如美國研制的一種離子推進器就能将氙離子的速度加快到了50km/s。

當然,速度越高,進入軌道所需要的時間就越少。

是以離子推進器在太空探測器上廣泛的使用。

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這不,美國的“弗賴”号正在進入“哈雷彗星”軌道進行觀測。

對于大陸的探測器而言,離子推進器就可以幫忙運送探測器到外太空。

此次中國空間站所用的離子推進器就有着較高的速度,且相比大陸之前使用的化學式火箭發動機還有節約成本的優勢。

火箭發射的最大成本就是燃料的成本,而離子推進器則不同,隻需要一小部分的惰性氣體或者金屬,就可以将探測器發射到目的地。

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在探測器在地軌道上運作時,離子推進器就可以給探測器添加速度,使其獲得更高的速度,進而進而進入一個更高的軌道。

但是離子推進器有着一個較大的弊端,那就是推進力。

離子推進器的推進力相比于化學式火箭發動機有着較大的差距,推進力越大,離子推進器所能行進的距離就越遠。

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就拿美國現階段最高超的離子式推進器來說,其推進力隻有約為0.25紐頓,然而大陸的化學式火箭發動機的推進力則是有200千牛頓。

是以大陸的離子推進器必須進行更新才能夠達到大陸探測器的發射。

而此次的中國空間站将使用的離子推進器其總推力有着大陸離子式推進器的三倍,并且已經有着世界上同類型離子式推進器的最高總推力的成果。

此次中國空間站所使用的氩離子推進器最大推力将有700千牛頓,并且它的總裝機推力将超過了美國空間站推進器總裝機推力的兩倍,有着很好的性能。

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其次,離子推進器還可大大提高太空探測器的運作時間。

在探測器進行太空探測時,由于離子推進器節能,是以也就可以延長探測器對目标的觀測時間。

就比如美國“火星快車A号”所使用的離子推進器,由于節能液氙作為推進劑,相比于液氫來說,能節省大量的燃料。

是以美國的火星快車A号就能在火星上運作将近5年的時間。

而中國空間站所使用的直線型氩離子推進器,将使用原子作為推進劑,同樣能在大陸的空間站上運作很長時間。

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離子推進器還有着節約的成本、低碳環保等優勢,還可以将化學式火箭所造成的廢物帶到更遠的地方。

這也是大陸的離子推進器有着非常大的優勢之一。

結語

離子推進器能給大陸的空間站帶來更大的優勢,能極大的提高大陸的航天發展速度,給工程帶來新的突破。

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大陸将着手離子推進器的研究,不斷的提高其推進力,使其能夠在更遠的地方傳遞更多的資訊。

未來大陸的離子推進器将能夠在大陸的探測器上走向世界,完成人類對外太空更深一步的探索。

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