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氙氣Xe--離子推進(jìn)技術(shù)

2011-10-30 14:59:48

離子推進(jìn)器是新一代航天動力裝置，它利用加速裝置將離子高速噴出以提供反沖力，可用于衛(wèi)星姿態(tài)控制和軌道修正。典型應(yīng)用有歐盟的“智能一號”，它的心臟即為太陽能離子發(fā)動機(jī)，可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再通過電能電離惰性氣體原子，噴射出高速氙Xe離子流，為探測器提供主要動力。

傳統(tǒng)的火箭是通過尾部噴出高速的氣體實(shí)現(xiàn)向前推進(jìn)的。離子推進(jìn)器也是采用同樣的噴氣式原理，但是它并不是采用燃料燃燒而排出熾熱的氣體，它所噴出的是一束帶電粒子或是離子。它所提供的推動力或許相對較弱，但關(guān)鍵的是這種離子推進(jìn)器所需要的燃料要比普通火箭少得多。只要離子推進(jìn)器能夠長期保持性能穩(wěn)定，它最終將能夠把太空飛船加速到更高的速度。

　　相關(guān)技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用到一些太空飛船上，比如日本的“隼鳥”太空探測器和歐洲的“智能1號”太空船等，而且技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。未來最有希望成為更遠(yuǎn)外太空旅行飛船推進(jìn)器的可能就是VASIMR等離子火箭。這種火箭與一般的離子推進(jìn)器稍有不同。普通的離子推進(jìn)器是利用強(qiáng)大的電磁場來加速離子體，而VASIMR等離子火箭則是利用射頻發(fā)生器將離子加熱到100萬攝氏度。在強(qiáng)大的磁場中，離子以固定的頻率旋轉(zhuǎn)，將射頻發(fā)生器調(diào)諧到這個頻率，給離子注入特強(qiáng)的能量，并不斷增加推進(jìn)力。試驗(yàn)初步證明，如果一切順利，VASIMR等離子火箭將能夠推動載人飛船在39天內(nèi)到達(dá)火星。

離子推進(jìn)器將電能和氙氣轉(zhuǎn)化為帶正電荷的高速離子流，金屬高壓輸電網(wǎng)對離子流施加靜電引力，離子流獲得加速度，加速后的離子使推進(jìn)器獲得時速高達(dá)143201千米的速度，推動航天器前進(jìn)。離子發(fā)動機(jī)的燃燒效率比常規(guī)化學(xué)發(fā)動機(jī)的高大約10倍。