连个鸡蛋都推不动的霍尔推进器,竟然被用来推动空间站这样的庞然大物,世界各国还抢着研究,这究竟是为什么呢?
首先我们要知道什么是霍尔推进器。霍尔推进器利用的是物理上的霍尔效应,它的工作原理是利用电力将某些元素电离成“离子态”,这些离子再被人造电场以极高的速度推出去,在这个过程中,推进器就能获得一定的反推力。
霍尔推进器一般使用氙、氪、铋、碘、氩等比较容易电离且离子质量比较大的元素作为燃料。由于不同的元素在高温下会产生不同的发射光谱,所以使用不同燃料的霍尔推进器发出的颜色也不尽相同。
那么,霍尔推进器产生的这个反推力有多大呢?通常只有几十毫牛,这么小的推力,别说推动火箭,就是推个鸡蛋都推不动。但科学家却用它来推动卫星、飞船、探测器甚至空间站这样的庞然大物。
别看霍尔推进器的推力不值一提,但它的高比冲、高效率和高速度却能轻松秒杀传统的化学燃料火箭发动机。
传统火箭发动机虽然推力巨大,动辄上百吨的推力,但是效率太低、燃烧时间太短,无法为航天器提供长时间的动力供给。
而霍尔推进器的力量虽然微弱,但只要给它足够长的时间,就能达到一个惊人的速度。
当航天器进入太空以后,发动机的推力就变得不再那么重要,因为太空属于真空状态,不存在空气阻力,所以哪怕推力非常微弱,也能够推动航天器前进,并且能够给它缓慢地加速。
由于霍尔推进器可以长时间的工作,所以这种缓慢的加速一点一点积累,最终能够达到一个非常可观的终速度。
经过几十年的发展,我国在霍尔推进器领域取得了令人瞩目的成绩,我国研制的霍尔推进器,推力已经从原来的几十毫牛跃升至几牛,处于世界前沿水平。
前不久,我国研制的50千瓦级双环嵌套式霍尔推力器成功实现点火和稳定运行,试验验证了推力器内、外环单环点火和双环同时点火能力,标志着我国在这一技术领域再上一个新台阶。
目前,我国的很多卫星都安装了霍尔推进器,中国空间站也安装了四台霍尔推进器,主要用于轨道调姿和轨道保持。
当然,从现阶段来看,霍尔推进器还存在一些技术瓶颈,比如耗电量太高等。但随着技术的升级迭代,在不久的将来,霍尔推进器有望成为人类探索深空宇宙的新引擎。
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