单台最大推力只能推动800根头发,却让我国在航天领域叫板美国

这是人类历史上首次在太空中采用电推进动力系统,是由中国掀起的一场规模空前的空间动力技术变革。

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2021年,中国神舟十三号载人飞船顺利发射升空,并与天宫空间站完成径向交会对接。

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与此同时,中国空间技术正式步入高速发展的快车道,天宫空间站结合了我国数代科研人员的心血,更是集成了国内无数顶尖科技技术。

其中最具代表性的还要数全新的空间动力技术。

这一次发射任务,除了要验证航天员实现在轨常驻任务之外,天宫空间站还进行了一次系统性升级,国内多项顶尖技术相继在空间站上展开了在轨科研验证,天和核心舱中更是配备了四台当今世界最强的霍尔电推进发动机。

不要看这种发动机的推力小,但是它却依旧具有独特的颠覆性?

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首先,它不在依赖传统化学推进剂形成动力,

而是使用一种稀有气体"氙气",这种气体的化学性质非常稳定,即使在推进时发生了离子化的现象,对推进器的腐蚀作用也非常小,可以大大延长推进系统的使用寿命。

随着我国航天技术的发展,后期还可以向电能推进领域去研究,因为电能推进的优势更明显。

电能可以通过太阳能进行循环转变,极大的减少了后期的火箭发射成本,意味着霍尔电推发动机有了无限的能源储备。

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霍尔电推进发动机推力虽小,用来协助航天器进行变轨也已经绰绰有余了。那么霍尔电进推发动机究竟有多重要?它的颠覆性体现在哪方面?

如今我们已经习惯站在地球的方位去思考问题,忽略了地球引力对动力系统带来的巨大影响。

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传统推进系统虽然动力强劲,但是必须依靠化学推进剂产生能量,最大的限制就是在太空中面临着推进剂无法补给的致命性缺陷,燃料一旦耗光就是一堆废铁。

而霍尔电推发动机却可以依靠太阳能进行能源补给,理论上只要在太阳辐射的范围内就可以通过转变太阳能实现无限使用。

准确的说,传统动力系统和霍尔电推进发动机,一种是局限于地球上的黑科技,另一种则是宇宙级的黑科技。两者之间产生的推力大小不同,但是它们的作用、工作状态和工作环境却天差地别。

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传统动力系统的最大作用就是在初始阶段通过燃烧化学推进剂,向后抛射物质,获得巨大的能量用以将数十吨的航天器带离地面,进入离地球地表几百公里高的预定轨道。这种动力系统最大的限制就是燃料补给困难。

而后者作为一种更先进的推进技术,它与传统推进动力系统相比,具有比冲高、推力小但精确可调、寿命长、安全性高等优势,可以满足我国各种航天任务对更高比冲、更长寿命空间动力系统的需求。

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关于人类能否实现长期驻留空间站以及探索太阳系周边行星,一直都是世界各大航天强国在做的事情,新型电推动力系统已经成为了各大航天强国必走的道路。

目前人类传统空间动力发展已经接近极限,在下一次动力技术变革到来之前。我们不得不采取技术手段对火箭整体进行减重,并对燃料进行精确计算配比,保证火箭将航天器运送到太空中依旧能够保留足够的燃料支持航天器后期进行变轨任务。

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然而,在完成从点火升空到入轨这一系列高难度操作之后,火箭所携带的燃料实际上已经所剩无几。仅剩的燃料无法满足航天员长期驻守空间站进行科学实验。

这直接限制了航天器和航天员在太空中的应变能力,增加了后期补给次数和高昂的发射成本。

为了改变低效率、高成本的传统动力模式,人类科学家极尽所能去进行改变。

然而太空中不止要面对燃料消耗的问题,太空中的环境危险重重,任何一块太空碎片都能够轻易摧毁空间站,为了满足自主避障时所需要消耗的能源,所以电推进动力系统成为了人类航天必须跨过的一道技术屏障。

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截止目前,我国是全世界第一家,首次通过集成4台LHT100型霍尔电推发动机在太空中进行早期科学验证可行性验证的国家,一旦通过就可以满足天宫空间站在太空中实现多次变轨,不再担心燃料能源的消耗,转而依靠太阳能进行补给。

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这四台电推动力装置,每一台的推力都只有80毫牛,能够产生推动800根头发的推力,4台霍尔电推发动机的总推力为0.32牛。

不要小看这小小的推重数据,它的作用非常大,在太空中脱离地球引力的真空环境下,任何物体都在保持着11.2km/秒的第二宇宙速度高速飞行着,这个时候使用这4台霍尔电推动力系统就可以将航天器逐渐加速到超过第二宇宙速度。对我国后期展开"太阳系觅音计划"将起到决定性作用。

假设航天器从地球近地轨道出发到月球需要一天时间,如果传统动力装置携带的燃料只能满足一个来回,那么霍尔电推进发动机除了在速度上不如传统动力,它可以进行无数次的往返,这就是两者之间最大的区别。

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从宏观的角度来看,霍尔电推进发动机极有可能成为人类未来遨游太阳系最可靠的推进动力系统。

不出意外,这种黑科技必然会在不久后掀起一波新的科技革命浪潮。

而那个时候,中国早已成为这个行业的佼佼者。

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页面更新:2024-03-01

标签:推力   霍尔   航天器   头发   空间站   美国   燃料   航天   发动机   传统   领域   动力   我国   系统   技术

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