为了彻底解决这个问题 , 我国的科学家们又想出了妙招 , 利用霍尔效应 , 用磁场来限制加速电场中电子的运动 , 使其运动轨迹不再完全自由 , 而是受约束地在电场中转圈 , 有目的和方向性地与原子相碰撞 , 从而产生离子 , 最后再通过“敞口”喷射出去 。
通过使用霍尔推进系统 , 既避开了离子腐蚀加速器的问题 , 同时也解决了电子无序运动的弊端 。 这一技术 , 我国成功在天宫空间站上使用 , 达到了世界领先水平 。
原理掌握了以后 , 就需要找到最适合的原子与加速电子进行碰撞 。 按照动量守恒定律 , 喷出的离子质量越大 , 那么其反向动量就越大 , 航天器所获得的推力就会越大 , 那么被碰撞的原子选择对象首先就得满足原子序数高的 。 然后 , 还得考虑原子的半径 , 越大就越容易被电子碰撞大 , 而且还得稳定 , 不易与其它物质发生化学反应 。 结合这些要求 , 元素周期表中的惰性气体一族就进入了视野 。 在综合上述选择标准的情况下 , 我们选择用气体氪来作为推进器的工质 , 每个推进器的推力大约为80毫牛顿 。
为何能推动天宫空间站?如果在地面上 , 80毫牛顿的推力能干什么呢?似乎只能推得到一张薄张片 , 根本不可能推动火箭升空 , 那么为什么能推得动空间站呢?
这还得从推进器的比冲值来衡量 , 比冲值是单位工质条件下所能获取的推力 , 在被推物体质量相同以及所达到相同速度的情况下 , 通过霍尔推进器喷射出去的离子 , 所需的数量只为传统化学燃料推进器所需量的十分之一 , 所以比冲值非常高 , 这个参数直接决定着推进器的性能先进与否 。
从地面上发射火箭 , 需要在极短的时间内完成对火箭加速 , 相当于爆发式的燃气喷射;而霍尔推进器是持续性地喷射离子流 , 主要应用在火箭或者探测器在发射升空、或者进入轨道之后维持轨道或者进行姿态调整 , 所以使用时间不像传统燃料推进器那样集中式、短时强烈喷射 , 而是靠细水长流型的持续性喷射 , 不但所需工质少 , 而且最终速度也能达到要求 。
对于天宫空间站来说 , 所其处的轨道高度约为400公里 , 那里大气已经非常稀薄了 , 轨道衰减的速度很慢 , 所以只需要很小的推力就可以维持轨道高度 , 应用霍尔推进器就能达到投入最少的工质获取理想结果的目的 。 我国目前已经研制出推力达1牛顿的霍尔推进器 , 相信在不久的将来 , 我国的霍尔推进系统一定还会实现更大的技术性突破 , 遥遥领先于其他国家 , 为我们国家的太空探索事业贡献更大的力量 。
【推力只有80毫牛顿的霍尔发动机,为什么能推动天宫空间站?】
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