问天舱装1.5吨燃料!已有电推的天宫,怎么还要那么多化学燃料?


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问天实验舱除了携带所需的各种器械 , 还携带了1.5吨额外的燃料 。
这些燃料并不是给问天用的 , 而是给天宫使用的 。
那么这1.5吨燃料究竟是什么类型的燃料呢?

我们的天宫又是靠什么驱动如此巨大的躯体?
其实 , 天宫的推进器 , 在地球上只能推动一张纸 , 惊不惊喜?意不意外?
但是在宇宙中它却能推动数吨重的空间站 。

天宫的动力
天宫空间站的推动力提供叫做霍尔推进器 , 利用霍尔效应 , 让大量的粒子在加速之后 , 高速喷射出来 。
霍尔效应是一种电磁现象 , 所需要的原材料是磁场、带电粒子、电场 , 一般不会使用到化学燃料 。
除了霍尔推进器 , 还有类似效应的离子电推 , 它们的原理是一样的 。
这一类型的推进器有个极大的优点 , 那就是无需携带大量的燃料 , 可以让整个航天器的重量减轻不少 。

霍尔推进器中 , 作为粒子源的物质是氙 , 这是一种稀有惰性气体 , 不会轻易与其他物质发生反应 , 但是会产生电离 。
因此随着时间的推移 , 天宫推进器内的氙气就会越来越少 , 为了维持下去 , 需要补充 。
当然 , 这类推进器还可以使用别的原料 , 比如同样是稀有气体的氡、氪、氩 , 甚至还可以是铋、镁、锌等金属材料 。
那么问天携带的1.5吨燃料 , 是为了给天宫补充氙气的吗?

氙气再怎么说也是气体 , 运送上去的氙气一般需要经过压缩 。
可是 , 1.5吨氙气对于天宫来说太多了 , 都不知道得用到什么时候 。
天宫空间站可不像我们地球上的仓库 , 啥都往里面存 , 它各部分的重量都是经过精打细算的 , 能不多带就尽量不多带 , 把空间省出来带其他的物品 。
一次性携带1.5吨电离气体 , 这不符合常理 。
因此 , 问天携带着的很有可能不是推进器需要的气体 , 而是其他类型的燃料 。
【问天舱装1.5吨燃料!已有电推的天宫,怎么还要那么多化学燃料?】航天器在太空上的推进燃料除了粒子类 , 还有肼类燃料 。

肼类燃料
提到燃料 , 大家都认为燃料中含量最多的元素是碳 , 然而到了太空中 , 燃料含量最多的元素 , 是氮 。
以碳氢化合物为主体的燃料被称为烃类燃料 , 而这种含氮量很高的燃料 , 则被称为肼类燃料 。
进入太空之后 , 烃类燃料就失宠了 , 原因在于它们的点火 。
烃类燃料在地球上很容易点燃 , 但是在太空中很难点燃 , 并且如果烃类燃料没有发生完全燃烧 , 提供的能量无法达到预期 。

还有一点 , 烃类燃料的燃烧对于氧气的需求量很大 , 这就意味着如果在太空中使用它 , 需要携带大量的氧气作为助燃剂 。
因此 , 烃类燃料多被用于火箭发射的时候提供推动 。
我们看见的火箭升空 , 火箭底部的推进器喷出熊熊燃烧的火焰 , 就是烃类燃料在燃烧 。
而肼类燃料不同 , 它们的点燃与传统意义上有差别 , 利用四氧化二氮和偏二甲肼相遇就燃烧的特性 , 可以完全不用点火 , 只需要让二者互相接触就行 。

此外肼类燃料还非常稳定 , 对于发射过程中的冲击、压缩、摩擦等不敏感 , 安全有保障 。
但是 , 肼类燃料在地球环境中使用时需要额外注意 , 它具有极强的污染 , 同时还具有毒性 。

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