彗星加速器最新版( 二 )


其次就是离子推进器所使用的燃料是惰性气体,相比于化学燃料更加的安全 。
那么既然离子推进器如此优秀,为何不用在火箭上呢?
虽然离子推进器的燃料利用效率强于化学燃料的3倍,但是离子推进器反应速度很慢,所能提供的推力非常小;

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一般在毫牛级别,只能推动几克的重量,现在最强的推进器所能提供的推力只有5.4牛,最多能够举起大约540克的重量,这个记录是由NASA的K3离子推进器创造的 。
相比于化学燃料推进器能够产生数百吨的推力来说,离子推进器在地球上毫无用处 。
因为地球有引力和空气的阻挡,而离子推进器虽然燃料效率更高,但是这些小的推力是不足以将任何东西送出地球的 。
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但是只要来到了外太空就是离子推进器的天下了,由于外太空是真空、无重力所以不管给航天器提供多大的推力,都能产生微小的加速度,只要时间持续的足够长航天器就可以被加速到非常高的速度 。
这就是离子加速器的又一个优点了,由于它的燃料效率更高,反应速度慢,因此离子推进器能够给航天器提供的持续推力的时间少则一年,多则数年 。
离子推进器的历史
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离子推进器的相反并不是近些年才提出来的,而是1906年就有人提出了这样的概念,1957年NASA将其系统化并且制造出了第一个实用版本 。
同年NASA就在亚轨道飞行器SERT-1上测试了离子推进器,几年后SERT-2成为了第一个搭载粒子推进器的进入地球轨道的航天器 。
上世纪的90年代末,NASA开发出了NSTAR离子推进器,功率只有2.3千瓦,所能提供的推力为0.0920牛,相当于一张纸的重量 。
并且进行了1000小时、2000小时和8193小时试验 。NSTAR离子推进器曾用于NASA1998年的深空1号(DS-1)任务 。
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DS-1是一颗彗星与小行星探测器 。它的最高速度为每小时16000公里 。这是人类第一次成功地将离子发动机用于深空探测任务 。
2007年NASA还发射黎明号探测器,上面搭载了3台NSTAR离子推进器,这颗探测器的任务是拜访小行星,探测了小行星带中的谷神星和灶神星 。
2014年由日本发射的隼鸟2号探测器也同样搭载了3台离子推进器,推力为29毫牛,拜访了小行星龙宫并在今年采样返回 。
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可以看出离子推进器是为了人类进行深空探索必备的推进器,它可以以小质量、小体积、长时间提供推力的优势下,给航天器提供足够快的速度,让我们未来可以更快地达到火星,甚至是飞出太阳系,去往离我们最近的比邻星B去看看,听说这里可能由外星生命 。
离子推进器的原理
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粒子推进器有一个反应腔,在这里反应的物质并不像化学燃料那样通过燃烧产生高温高压气体,然后喷射出去提供推力 。
而是在反应腔里充满推进剂惰性气体氙,然后使用电子轰击氙气,高能的电子与中性的氙气发生碰撞的时候,氙原子就会被电离,形成带正电的原子核和带负电的电子;
产生越来越多的电子就会轰击其他氙原子,这样反应腔内就会快速地形成等离子体,等离子体有气体的一些特性,而且最主要的是它会受到电场和磁场的影响;


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