有关离子发动机研究的情况!

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/26 03:12:19


有关离子发动机研究的情况!
常规火箭燃烧化学燃料产生推力,大部分燃料在升空的第一阶段耗尽,火箭常常只能在太空的大部分运行时间里采取滑行模式。
而离子发动机可以令带电原子或离子加速通过电场,因而能反向驱动航天器。相比采用化学火箭,离子发动机在一定时间内提供的推力相对较少,这意味着它们自身可以不受地球引力的限制。一旦进入太空,它们就像帆船后面绵延不断的微风一样,可以提供持续多年的推力,令其逐渐加速飞行,直至超过化学火箭。迄今已有多个太空任务采用离子发动机,如美宇航局的“黎明”号(Dawn)探测器和日本的“Hayabusa”探测器,前者正在赶赴两颗小行星灶神星和谷神星的途中,后者已于2005年与小行星Itokawa相撞。
  美帝的“VASIMR发动机正在由艾德·阿斯特拉火箭公司(Ad Astra Rocket Company)开发,该公司由物理学家、前美国宇航员张福林(Franklin Chang-Diaz)于2005年创建。
  VASIMR发动机的工作原理类似蒸汽机,第一级承担类似于沸水生成蒸汽的任务。射频发生器会不断加热氩原子气体,直至电子“汽化”生成等离子体。09年7月2日,艾德·阿斯特拉火箭公司在得克萨斯州韦伯斯特市的总部首次对VASIMR离子发动机的第一级进行了测试。
  一旦从火箭发射出来的话,等离子体自身可以产生推力,只不过效率很低。为最大程度利用效能,火箭第二级会以一百万度加热离子,这一温度相当于太阳中心的温度。在强磁场下,比如超导磁体产生的磁场,离子会以固定频率旋转,VASIMR离子发动机就充分利用这一原理达到了目的。随后,射频发生器转换为同样的频率,向离子中喷射额外的能量。
  强磁场会将等离子体输送到发动机后面,从反向驱动它的运行。由于射频发生器的作用,VASIMR发动机的动力水平比其他发动机高出一百倍,通过将等离子体发动至一系列具有不同电压的金属格,加快等离子体运行速度。在这一条件下,离子会与倾向于侵蚀其的离子相撞,从而限制了火箭的动力和寿命。不过,VASIMR离子发动机的射频发生器永远不会与离子接触,从而避免了这一问题。
  艾德·阿斯特拉火箭公司负责研发的主管杰里德·斯奎尔(Jared Squire)说:“据我们所知,它是有史以来最强大的超导等离子体来源。”该公司科学家上周开始测试发动机的第二级,即加热等离子体的那一级。迄今为止,斯奎尔的团队已在50千瓦的水平下运行这台两级火箭。他们希望在测试中将动力升至200千瓦,这足够提供大约一磅的推力。这或许听上去并不太多,但在太空中,一磅推力可以驱动两吨重的货物。
  艾德·阿斯特拉火箭公司2012年或2013年会将VASIMR发动机安装到国际空间站上进行点火测试。VASIMR发动机具有令国际空间站在轨运行所需要的周期性推力的潜力。在当前的功率水平下,它完全可以依靠太阳能运行。斯奎尔表示,VASIMR发动机将变身地球轨道一个不错的“拖船”,将卫星送入不同的轨道。它还能将航天货物送入月球基地,因为其运行速度相对较快,可用于对付危险的小行星,在小行星抵达地球多年前利用引力使其偏离轨道。

  当然想要在39天内到达火星,那么VASIMR发动机的动力必须安装核反应堆。从20世纪60年代至80年代,前苏联曾使用过早期的核反应堆技术,但一直没有用于太空探索,所以需要时间去进一步开发。

有关离子发动机研究的情况!
常规火箭燃烧化学燃料产生推力,大部分燃料在升空的第一阶段耗尽,火箭常常只能在太空的大部分运行时间里采取滑行模式。
而离子发动机可以令带电原子或离子加速通过电场,因而能反向驱动航天器。相比采用化学火箭,离子发动机在一定时间内提供的推力相对较少,这意味着它们自身可以不受地球引力的限制。一旦进入太空,它们就像帆船后面绵延不断的微风一样,可以提供持续多年的推力,令其逐渐加速飞行,直至超过化学火箭。迄今已有多个太空任务采用离子发动机,如美宇航局的“黎明”号(Dawn)探测器和日本的“Hayabusa”探测器,前者正在赶赴两颗小行星灶神星和谷神星的途中,后者已于2005年与小行星Itokawa相撞。
  美帝的“VASIMR发动机正在由艾德·阿斯特拉火箭公司(Ad Astra Rocket Company)开发,该公司由物理学家、前美国宇航员张福林(Franklin Chang-Diaz)于2005年创建。
  VASIMR发动机的工作原理类似蒸汽机,第一级承担类似于沸水生成蒸汽的任务。射频发生器会不断加热氩原子气体,直至电子“汽化”生成等离子体。09年7月2日,艾德·阿斯特拉火箭公司在得克萨斯州韦伯斯特市的总部首次对VASIMR离子发动机的第一级进行了测试。
  一旦从火箭发射出来的话,等离子体自身可以产生推力,只不过效率很低。为最大程度利用效能,火箭第二级会以一百万度加热离子,这一温度相当于太阳中心的温度。在强磁场下,比如超导磁体产生的磁场,离子会以固定频率旋转,VASIMR离子发动机就充分利用这一原理达到了目的。随后,射频发生器转换为同样的频率,向离子中喷射额外的能量。
  强磁场会将等离子体输送到发动机后面,从反向驱动它的运行。由于射频发生器的作用,VASIMR发动机的动力水平比其他发动机高出一百倍,通过将等离子体发动至一系列具有不同电压的金属格,加快等离子体运行速度。在这一条件下,离子会与倾向于侵蚀其的离子相撞,从而限制了火箭的动力和寿命。不过,VASIMR离子发动机的射频发生器永远不会与离子接触,从而避免了这一问题。
  艾德·阿斯特拉火箭公司负责研发的主管杰里德·斯奎尔(Jared Squire)说:“据我们所知,它是有史以来最强大的超导等离子体来源。”该公司科学家上周开始测试发动机的第二级,即加热等离子体的那一级。迄今为止,斯奎尔的团队已在50千瓦的水平下运行这台两级火箭。他们希望在测试中将动力升至200千瓦,这足够提供大约一磅的推力。这或许听上去并不太多,但在太空中,一磅推力可以驱动两吨重的货物。
  艾德·阿斯特拉火箭公司2012年或2013年会将VASIMR发动机安装到国际空间站上进行点火测试。VASIMR发动机具有令国际空间站在轨运行所需要的周期性推力的潜力。在当前的功率水平下,它完全可以依靠太阳能运行。斯奎尔表示,VASIMR发动机将变身地球轨道一个不错的“拖船”,将卫星送入不同的轨道。它还能将航天货物送入月球基地,因为其运行速度相对较快,可用于对付危险的小行星,在小行星抵达地球多年前利用引力使其偏离轨道。

  当然想要在39天内到达火星,那么VASIMR发动机的动力必须安装核反应堆。从20世纪60年代至80年代,前苏联曾使用过早期的核反应堆技术,但一直没有用于太空探索,所以需要时间去进一步开发。
离子发动机超长时间的持续工作固然是优点,可以逐渐积累到很高的速度,但这同样是缺点,因为这要求超长时间的持续电力供应。这要求携带一个电力供应装置,目前的方式是使用一个巨大的太阳能电池板,不仅加重重量,而且随着探测器远离太阳,其效率也不断下降。
2012年,Ad Astra的VASIMR原型(使用太阳能发电,而不是核能)将被带到国际空间站,一名宇航员将在太空行走中安装这台200千瓦的发动机。如果一切顺利,用5牛顿的推力,就能让国际空间站实现变轨。试验成功与否,将暗示着VASIMR能否为NASA画出下一个十年计划的美好前景。轻松将人员或货物送上月球,或者火星
前苏联 俄国的核电池美国。中国都有引进