导语
离子推进器的出现直接使化石燃料、化学燃料工程师们设计的火箭推进器相形见绌。
而大陆近日也宣布,中国空间站将不再采用火箭引擎,而是由离子推进器来驱动。
中国空间站的离子推进器又有着多牛?
据悉,其是由哈工大研制的一款直线型氩离子推进器,总装机推力更是超过了美国空间站推进器总装机推力的两倍,离子推进器能给大陆的空间站带来哪些更大的优势呢?
化学燃料与离子推进器的对比。
1957年10月4日,人类第一颗人造卫星“斯普尼克1号”发射,人类进入了太空时代。
大陆开始了航天梦的探索,逐渐将大陆航天事业推向了世界新的高度。
而航天领域中的火箭发动机也在不断发展中。
在火箭发动机的研究中,有两大家族:“化学燃料火箭”和“电离火箭”(即离子推进器)。
电离火箭主要由劳伦斯利弗莫尔国家实验室于1946年在美国研制出来。
它的基本原理是:将惰性气体、气体或者金属等物质放进一个封闭的容器中,用电子轰击这些物质,使其中的原子中的一部分电子被轰击出来,从而使这种物质产生空间电离,形成离子云。
随着这些离子云带电,就能够被外加电场所控制以取得推进方向,产生推进力。
相较于化学式的火箭燃料,电离火箭有着更大的速度。
1950年美国利用电离火箭的技术更是实现了人类史上首次的人造卫星发射。
仅用了12年的时间,美国人就成功的把人类送上了月球表面,完成了人类在月球上的首次行走。
然而在大陆的火箭发动机研究上,大陆的技术进步却远不如人。
直到1970年,大陆研制出了大陆的第一代火箭发动机,推进航天发展的大步再次被大陆赶上。
但是由于火箭发射所使用的化学燃料工程师们设计的火箭是最大的,因此我们所能够达到的速度也是有限的。
因此能够更快到达目的地的方法就是采用离子推进器。
大陆正式开始着手离子推进器的研究是在20世纪50年代,大陆正式开展了对离子推进器的研究,但是直到1966年才正式研制成功一架具有较好性能的直线型离子推进器。
于是大陆的航天梦不仅是在宇宙方面大有作为,在火箭发动机领域也有很好的进展。
此次中国空间站将采用离子推进器就是大陆离子推进器研究的最大进展。
离子推进器的优势在哪?
离子推进器的优势主要在于以下几点:
首先,离子推进器有着较高的速度。
离子推进器能够将原子或者分子的速度加快到非常高的速度。
如美国研制的一种离子推进器就能将氙离子的速度加快到了50km/s。
当然,速度越高,进入轨道所需要的时间就越少。
因此离子推进器在太空探测器上广泛的使用。
这不,美国的“弗赖”号正在进入“哈雷彗星”轨道进行观测。
对于大陆的探测器而言,离子推进器就可以帮忙运送探测器到外太空。
此次中国空间站所用的离子推进器就有着较高的速度,且相比大陆之前使用的化学式火箭发动机还有节约成本的优势。
火箭发射的最大成本就是燃料的成本,而离子推进器则不同,只需要一小部分的惰性气体或者金属,就可以将探测器发射到目的地。
在探测器在地轨道上运行时,离子推进器就可以给探测器添加速度,使其获得更高的速度,进而从而进入一个更高的轨道。
但是离子推进器有着一个较大的弊端,那就是推进力。
离子推进器的推进力相比于化学式火箭发动机有着较大的差距,推进力越大,离子推进器所能行进的距离就越远。
就拿美国现阶段最高超的离子式推进器来说,其推进力只有约为0.25纽顿,然而大陆的化学式火箭发动机的推进力则是有200千牛顿。
因此大陆的离子推进器必须进行升级才能够达到大陆探测器的发射。
而此次的中国空间站将使用的离子推进器其总推力有着大陆离子式推进器的三倍,并且已经有着世界上同类型离子式推进器的最高总推力的成果。
此次中国空间站所使用的氩离子推进器最大推力将有700千牛顿,并且它的总装机推力将超过了美国空间站推进器总装机推力的两倍,有着很好的性能。
其次,离子推进器还可大大提高太空探测器的运行时间。
在探测器进行太空探测时,由于离子推进器节能,因此也就可以延长探测器对目标的观测时间。
就比如美国“火星快车A号”所使用的离子推进器,由于节能液氙作为推进剂,相比于液氢来说,能节省大量的燃料。
因此美国的火星快车A号就能在火星上运行将近5年的时间。
而中国空间站所使用的直线型氩离子推进器,将使用原子作为推进剂,同样能在大陆的空间站上运行很长时间。
离子推进器还有着节约的成本、低碳环保等优势,还可以将化学式火箭所造成的废物带到更远的地方。
这也是大陆的离子推进器有着非常大的优势之一。
结语
离子推进器能给大陆的空间站带来更大的优势,能极大的提高大陆的航天发展速度,给工程带来新的突破。
大陆将着手离子推进器的研究,不断的提高其推进力,使其能够在更远的地方传递更多的信息。
未来大陆的离子推进器将能够在大陆的探测器上走向世界,完成人类对外太空更深一步的探索。