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对于离子发动机,更多的还是在科幻电影中见到的,大名鼎鼎的科幻电影《星际迷航》中,企业号飞船的动力系统,便是一台巨大的、具有空间跃迁能力的离子发动机,离子发动机是太阳能电火箭发动机三种类型中的一种,故而又将其称为太阳能电火箭。这玩意儿是正在发展中的新技术,同现在广泛使用的化学能推进系统相比,属于非常规推进系统。
它与普遍使用的液体火箭、固体火箭等化学火箭有所不同,是靠太阳能工作,而非化学能。说起来挺神秘,但其实这种发动机在航天科技上面已经得到很长时间的应用了,那些需要变轨的卫星的应用暂且不提,单单是那些需要长时间工作的空间航空器,便已经采用了这种动力设备,比如美国人在1999年发射的用于探测小行星和彗星交会飞行的“深恐一号”宇宙空间探测器,使用的便是直流离子发动机、日本人在今年发射的“缪斯c”型深空探测器和欧洲宇航局在今年发射的“斯玛特1”型月球探测器,便是分别使用了一台微波离子发动机和一台静态等离子发动机。
一般来说,等离子发动机的推进效率是通常使用的化学火箭效率要高10倍,所需推进剂即工作介质较少,可使航天器有更多的空间装载有效载荷。并且由于它利用的是取之不竭的太阳能,故而能在太空无重力状态下连续运转几年时间。
同化学燃料发动机相比,太阳能离子发动机相比有不少优势,首先,它利用燃料的效率比普通化学燃料发动机高10倍,因此新发动机所需燃料不多;此外,这种发动机主要利用太阳能,因此在宇宙无重力状况下能够连续运转几年,而普通火箭发动机运转时,数以吨计的燃料几分钟便用完了。
过去由于技术原因,离子发动机的动力不够强劲,只安装在一些卫星上作为辅助和备用,主要供卫星调整飞行姿态和轨道。“深空一号”号上的太阳能离子发动机动力足够支持探测器长时间飞行,该发动机2000个小时的连续正常运转表明,部分有关技术已经成熟
缺点是推力和加速度都很小,要使航天器达到预定的飞行速度,用时很长。如深空1号的太阳能等离子体发动机提供的加速度只有0.2毫米/秒,功率范围只有0
在场的这些老记们可是记得很清楚,当年的美国人的“深恐一号”深空探测器、今年日本人的“缪斯c”探测器和欧洲宇航局的“斯玛特1”月球探测器等上面使用等离子发动机,在当时引起了多么巨大的轰动!
“深空一号”、“缪斯c”和“斯玛特1”等探测器还是使用的功率很低的太阳能等离子发动机,现在艾丽丝集团既然在自己的火星探测器使用了功率更为强劲的核聚变燃料电池等离子发动机,那么就意味着发动机的性能比上述的三个探测器要强劲的多!
一个在航天领域的公认数字是:在真空微重力的太空中,一磅(约合0.4536千克)的推力可以驱动两吨重的货物!
如果艾丽丝集团的火星探测器是采用了核裂变燃料电池+超导陶瓷可变比冲磁致离子发动机的动力布置方案的话,那么发动机是如何布置的呢?大家都知道,艾丽丝集团的空天飞机使用的就是两台普通**