等離子發(fā)動機工作原理
等離子發(fā)動機的能量來自電力,可以來自太陽能電池板,或者核電池,通過從發(fā)動機尾部噴射出陽離子來推動飛船前進,所以等離子發(fā)動機的驅(qū)動方式也被叫做電力驅(qū)動方式。
提到等離子發(fā)動機,就不能不提美國的深空1號探測器。雖然離子發(fā)動機過去在衛(wèi)星上經(jīng)常使用,但都是作為輔助發(fā)動機,用于姿態(tài)調(diào)整或者軌道維持。而深空1號第一次將離子發(fā)動機作為主發(fā)動機使用,深空1號的離子發(fā)動機也是迄今為止將電能向推力轉(zhuǎn)化效率最高的,在太空中運行壽命最長的,也是比沖量最高的,比沖量超過3,000秒。
等離子發(fā)動機是在飛行器的發(fā)動系統(tǒng)中有著核心地位的裝置,所以在這次的飛行器研究變革中,科學家將發(fā)動機用等離子來代替,主要工作原理是帶電粒子在洛倫茲力的作用下發(fā)生內(nèi)部的電場偏轉(zhuǎn),并且在磁場的作用下進行交互反應,從而讓飛行器達到高度飛行的目的。
目前的等離子發(fā)動機的最大缺點是推重比太小,其推力只相當于一張紙對于你的手的壓力,顯然這樣的發(fā)動機無法讓飛船和探測器脫離地球的重力場,也無法攜帶大的負載。
盡管傳統(tǒng)的火箭發(fā)動機有更高的推重比,但是卻以很低的比沖量把燃料在很短的時間內(nèi)消耗光,而現(xiàn)在的等離子發(fā)動機能持續(xù)運轉(zhuǎn)好多月甚至數(shù)年,這樣,盡管推力小,但能通過長時間的積累達到更高的總沖量并最終達到更高的速度。
等離子發(fā)動機利用的是太陽能的驅(qū)動,這就可以避免了能源出現(xiàn)枯竭的問題,可以讓飛行器在宇宙中自由飛行,讓持續(xù)的太陽能源源不斷輸出能量,讓全新的飛行器可以在宇宙中任意飛行。
等離子發(fā)動機概述
等離子發(fā)動機是電推進系統(tǒng)的一種,并已經(jīng)在國內(nèi)外應用相當成熟,其應用的主要介質(zhì)就是等離子體。它使用洛倫茲力讓帶電原子或離子加速通過磁場,來反向驅(qū)動航天器,和粒子加速器與軌道炮都是同樣的原理。
主要工作機理是:在發(fā)動機的陽極和陰極間施加軸向的電場,由帶電線圈產(chǎn)生徑向方向的磁場,電子被磁場束縛,做周向的hall漂移,與通道內(nèi)的中性原子碰撞,產(chǎn)生離子,離子被電場加速高速噴出從而產(chǎn)生推力。由于離子的質(zhì)量與電子的質(zhì)量相比較大,離子的運動幾乎不受磁場的影響。
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