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灵长动物靠脚走路 , 软体类生物靠身体的蠕动前行 , 在地球上 , 大部分生物的一般运动都不需要借助外力 , 自己独立就能完成 。
但在太空中 , 真空环境下的方向和着力点都不好掌控 。 在这样的情况下 , 人类发射的人造卫星很容易“跑偏” 。 所以 , 需要一个力控制和推动它们在拟定的轨道上正常运行 。
在2020年1月 , 我国航天科技集团在多次实验和技术更新下 , 终于成功完成国内首款20千瓦大功率的“霍尔推进器”点火试验 。 在整个试验过程中 , 霍尔推进器工作参数稳定 , 实测推力为1N , 达到国际先进水平 。
嗯?1N?
没错 , 就是1N , 刚好能吹起一张纸的推力 , 换算成重量单位的话 , 相当于两个鸡蛋 。 就是这样小到几乎可以忽略不计的推力发动——霍尔推进器 , 让世界上其他国家都为之羡慕 。 这是为什么呢?
力的作用?
根据牛顿经典力学原理可知:力的作用是相互的 。
当我们向一个物体施加力的时候 , 这个物体同样会回给我们相同的力 , 就比如赛跑时 , 在起点的那一脚起步 , 是我们给地面的一个力 , 然后地面反馈相同的力道到叫上 , 给了我们一个向前的力 , 就可以往前冲 。 而我们给的这个力越大 , 向前的推力也就越大;如果没有给地面力气的话 , 我们也同样受不到力的作用 , 无法前进 。
同样的 , 火箭需要飞到太空 , 但周围没有其它可以借力的地方 , 自然也就需要飞不起来 。 这个时候 , 为了给它一个力 , 就要制造受力点 , 而这个受力点就是推力器 。
火箭要飞出大气层、摆脱地球的引力 , 它的速度就必须很快 , 自然需要的力越久越大 , 自然需要的燃料就越多 。 和它做反方向作用力的推力器 , 是这枚火箭能不能成功升空的关键 。
推进器?
在早期 , 火箭的发动机能量来源主要是固体或者液态的化学燃料 。 在工作人员按下点火键后 , 火箭的发动机处就会喷出因为燃料燃烧而生出的大量气体 , 因此产生巨大推力 , 将火箭推离地面 , 送上太空 。
这种方式所得到的推力相当可观 , 但同时 , 它的缺点也是显而易见的 。 越是庞大的推力就越需要更多的燃料 , 在燃烧过程中难免会对环境造成破坏;并且在前往天宫空间站的过程中 , 本来没有多重的火箭因为燃料装载问题而重量增加负担 , 就像是两个矛盾体 , 火箭质量和载重越重就越要多的燃料 , 越多的燃料也就越重 。
所以科学家们一直在致力研发一种新的推进器 , 既能减少重量 , 又能节约燃料 。
霍尔推进器?
在官方给出的数控定义中 , 霍尔推进器主要依靠强磁场和电场进行力的作用 。
利用离子流和磁场与电场之间形成的霍尔效应(当电流垂直外电磁场通过半导体时 , 载流子发生偏转 , 垂直于电流与磁场的方向会增加一个附加场 , 从而形成电势差) , 约束电极喷射电子流 , 让电子流在磁场中形成旋转的霍尔闭环 。 电子流在电磁场的作用下加速撞击并电离并产生氙气作为推进剂 , 从而飞行器就能获得强大的动力支撑 。
这样的好处就是不用再携带太多燃料 , 同时也省去了进行化学反应这一环节 , 直接以电能喷射出的离子流获得动力 , 既保护了环境 , 又减轻了重量 。
这样技术先进的霍尔推进器一经公开 , 就引起了世界各国航天界的关注 。
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