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科学普及

程博士小科普---什么是等离子体推进技术

2021年09月07日 14:20  点击:[]

    目前航天的系统分为化学推进和电推进两种系统,我国较多采用化学推进系统。但是电推进比化学推进也有其以下优点:


1、电推进不受化学推进剂可释放化学能大小的限制。经验表明一般化学推进剂的能量为70MJ/kg。电推进不受这些限制,它理论上可以达到任何能量。


2、电推进的比冲比化学推进的比冲高很多


    由于电推进比化学推进的比冲大得多,所以它所需的推进剂将会少的多,从而增加卫星的有效载荷,提高卫星性能和效益。但是电推进也有它的缺点,比如它仅能应用于小推力系统。低推力、高比冲的性质使得电推进的主要应用为:位置保持、重定位和姿态控制。对一些在轨推进的任务,电推进有明显的优势。它可以获得比化学推进更准确的姿态和化学控制。对一些重定位的任务,重定位的速度会更快并且能量消耗也更少。


    等离子发动机是电推进系统的一种,并已经在国外应用相当成熟。只是在中国还处于初级阶段,其应用的主要介质就是等离子体。


    太阳能等离子体发动机的原理是,经过光电转换装置将太阳能变为电能,再通过结构设计使电能产生电磁场;工作介质在高温下被电离,电子从原子或分子中跑出,丢掉电子的原子或分子带正电,逸出的电子带负电,它们在总体上是呈中性的,这就形成了等离子体;呈中性的等离子体具有导电性,与磁场能相互作用,由电磁感应可以获得产生加速度的力。概括起来说,就是利用太阳能引发的电磁场对载流等离子体产生罗伦兹力的原理,使处于中性的等离子状态的工作介质加速以产生推力。

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