
文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

随着神舟系列飞船接连升空 , 我国空间站的搭建也进入了决胜阶段 , 人们对于这个只属于我们的天宫充满了好奇 , 因为它是中国宇航员在太空中的第一个家 。
而天宫空间站这个凝聚了无数航天工作者心血的产物 , 确实也有许多“硬核”的东西 , 比如咱们今天要介绍的“霍尔推进器” 。
当然 , 关于霍尔推进器到底够不够“硬核” , 其实也存在不少的争议 。 因为部分人认为它只能推动一张纸 , 所以没什么用 。 但事实真是如此吗?为什么有人却说它代表着星辰大海呢?
霍尔推进器的原理和优势
要讨论天宫空间站的霍尔推进器到底好不好使 , 咱们得先明白这个神奇的“霍尔推进器”到底是什么 。
大家都知道 , 人类迄今为止只登陆过月球 , 无法前往更遥远的地方主要受限于咱们的“燃料”太难用 。
不管是冲出地球还是进行长途旅行 , 都需要充足的燃料供应 , 毕竟巧妇难为无米之炊 , 哪怕是性能再好的“飞船” , 没有燃料也是白搭 。
而传统化石燃料不仅因为重量太大会提高飞船荷载 , 燃烧效率还特别的低 , 根本不是航空燃料首选 。 因此 , 科学家一直在寻找替代品 。
就这样霍尔推进器出现了 , 它使用的电推进方式将会把人们带入另一个新天地 。
资料显示 , 目前液体和固体火箭发动机所携带的燃料 , 已占到总重量的60%以上 , 而有效载荷———直接执行具体航天任务的仪器、设备或分系统——占比不到10% 。
霍尔电推进器与传统推进不同 , 它的工作原理是将电能转化为动能 。 这种推进器是基于霍尔效应原理运行的 , 其放电通道的内部有着很强的磁场 。
霍尔效应会使大量的电子被磁场捕获并且做高速回旋和漂移运动 , 而推进器内部释放出的推进剂气体分子在经过放电通道时 , 就会与这些电子相遇并碰撞 。
在碰撞发生之后 , 氙气原子就会变为氙离子 , 这些氙离子在放电通道静电场的作用下高速喷出 , 从而产生一定的推力 。
单从霍尔推进器的构造来看 , 其实并不是很复杂 , 由空心阴极、阳极、磁极、推进剂等组成 。 那么 , 霍尔推进器有着怎样的优势呢?
首先与化学推进的方式比较起来 , 电推进中工质的平均速度会更快一些 。 比如300V的电压就能将离子加速到15至20公里/秒了 , 目前离子喷射的极限速度在60到80公里/秒左右 。
其次就是霍尔推进器的比冲更高 , 比冲实际上指的就是单位质量推进剂所产生的冲量 。 毫无意外 , 比冲越高意味着推进效率越高 , 在这种情况下霍尔推进器的比冲是化石燃料推进的10倍左右 。
最后就是由于比冲更高 , 霍尔推进器可以在携带更少推进剂的情况下 , 圆满地完成任务 。
还记得咱们在上文中说的 , 如今的航天飞行器 , 一半装着的都是燃料 , 这一点在霍尔推进器这里就不存在了 。
研究表明 , 一颗5吨左右的地球静止轨道卫星采用霍尔电推进后 , 可以将卫星携带的推进剂质量由原来的3000千克大幅缩减至500千克 , 卫星质量减少至原来的一半 , 可以显著降低卫星建造的难度和成本 。
综上所述 , 霍尔推进器相较于传统的推进方式 , 确实是具备碾压式的优势的 , 那么为何会有人说它只能推动一张纸呢?
天和核心舱的霍尔推进器
实际上 , 霍尔推进器只能推动一张纸的说法并不是夸张 , 因为它产生的推力确实很小 。 比如美国2018年完成测试的X3霍尔推进器 , 虽然成为了国际上推力最大的一款 , 但推力也只达到了5.4N 。
推荐阅读
- 我国最新完成300W电推进卫星变轨,一网打尽SpaceX星链不再是梦
- 3名航天员每天都要1650升氧气,执行180天任务所需氧气从哪里来?
- 我国不惜代价建造空间站,有何意义?空间站真是“面子工程”?
- 中国空间站寿命有多久?建成后究竟能用多少年?到期后会重建吗?
- 二十四节气的意义有两个,一个由太阳公转而来
- 卫星对比图:长江都见底了,6大河正在干枯,人类真的要反思!
- 俄宇航员瓦格涅尔:希望前往中国空间站,看如何利用苏联技术
- 又一项技术全球领先,我们创造了地球磁场90多万倍的磁场
- 宇宙真空还能吹空调?梦天实验舱运输照曝光,两个装置引发热议