离子电推系统当中的关键部分就是离子推进器 ， 也可以叫它离子发动机 。 通过解构这一推进器我们就能看出它运行的原理 ， 它主要是利用正负电荷组成的离子运作 。
物质进入其中后会被它电解成离子 ， 这之后再利用电能对这些离子进行加速 。 当离子运动的速度足够快时 ， 就能形成离子流再从尾部排出 。
不过实际上离子产生的力不会瞬间达到很大 ， 比如美国宇航局的太空1号装有的离子推进器 ， 其推进力大约只有0.1牛顿 ， 但是胜在稳定 ， 它能够保持长期的运转推动 。 像我们前文当中介绍的那些化学燃料 ， 虽然点燃的时候能释放大量的能量 ， 使得产生很强的推进力 ， 但是维持的时间比较短暂 ， 在飞行当中不可能一直保持着喷射状态 。
所以离子电推可以成为一种新的能源系统 ， 尤其是对于卫星和空间站这种设备设施来说 。 它们已经不需要过于强大的推进力再把自己推到很远的地方 ， 而是需要动力将自己固定在轨道上面 ， 以保证设备安全和正常运作 。
而能够长期稳定推进的离子电推技术恰好可以满足这种需求 。 离子电推根据离子生成方式的不同 ， 可以划分成三个类型 。
第一种是利用电力电压较低的工质和金属产生接触 ， 从而使离子生成 ， 这种叫做接触型离子推进器 。 第二种是利用直流电直接轰击工质 ， 使其发生电离反应 ， 这类叫电子轰击型离子推进器 。 第三种则是利用高频放电 ， 所以也被称为射频型离子推进器 。
目前被广泛研究利用的主要是第二种电子轰击型推进器 ， 像我国的空间技术研究院的兰州物理研究所、美国休斯电子公司研究实验室和日本的宇航研究所都在研究这一类型 。
中国空间站的离子电推有多厉害？
总的来说离子电推器的有着比冲高、能耗低、推力较小的特点 ， 不过相较于化学原料 ， 它的重量和体积都更小 ， 所以被广泛运用于空间探索领域 ， 主要作用就是推进 。 离子电推器的性能主要由比冲、放电电压和工质利用率这三个部分共同决定 ， 所以我们在评价它性能高低时就从推力、比冲和效率这三个方面进行参考 。
早在2014年2月16日我国的航天科技集团五院510所就表示 ， 经过他们独立研发 ， 我国首台200毫米离子电推进系统 ， 经过飞行验证之后 ， 持续工作已经超过了一万小时 。
整个离子电推分系统包括1个推进剂贮存模块、1个调压模块、1个流量控制模块、1台离子电推进器以及其他附属设备 ， 系统净重约140千克 。
时至今日 ， 我国已经明确提出空间站需要在轨工作15年左右 ， 而为了维持空间站的高度不变 ， 势必要不断地推进调控 ， 于是霍尔电推进系统诞生了 。 我国的“天和”核心舱当中装有中功率的霍尔电推进系统 ， 它能够持续提供空间站轨道维持的动力 。
目前霍尔电推进系统已经完成了3020次启动次数的实验验证 ， 并且支持在轨更换 。 此外作为提供粒子的主要原料氙气 ， 也能够通过高纯加注的方式 ， 注入离子电推系统 。
在这种离子电推技术的支持下 ， 我国的空间站可以保持长期平稳的运作 ， 动力性能将超越美国空间站 ， 并且省下了大量运输燃料的开支 。 这次离子电推器的安装也使得我国成为了世界首个将独立自主研制的离子电推器安装在载人航天设备上的国家 。
离子电推是未来航天发展的必选项
除了能够大幅度减少空间站的能源耗损花费以外 ， 离子电推技术对于整个航天科技而言也有着重要的意义 。 比如现在发射卫星已经成为了十分常见的事情 ， 但是怎样才能使卫星的寿命延长呢？离子电推就能解决 ， 要知道在太空当中我们可以利用太阳能进行发电 ， 而携带了足够的电解原料 ， 就能不断地发电使得离子电推进器保持长时间的运作 。
所以离子电推进系统如果能在各种航天设备上进行使用 ， 那么我国的通信卫星、空间站发展程度都将再跃进一个台阶 。
并且 ， 我们要将目光放得更加长远 ， 未来人类一定会向个宇宙的更远更深处走去 ， 离子电推器装在我们的探测器上 ， 就能持续工作 ， 使它走的更远 。
比如被大家期待着能够飞出太阳系的旅行者一号 ， 虽然已经飞出了日光层 ， 但是它的能源也马上就要耗尽了 。
这就意味着这一探测器 ， 即使在未来能“流浪”到更远的地方 ， 也无法向我们传递回信息了 ， 这两年它就将会和人类彻底断开联络 。 可是如果它带有离子电推进器 ， 那么情况就会好很多 。
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