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有朝一日,离子发动机可以为火星提供39天的动力

作者:鞠炱篁    发布时间:2019-02-05 06:05:03    

作者:Lisa Grossman有越来越多的呼吁将宇航员送往火星而非月球,但批评人士指出,这样的旅行将是漫长而艰苦的,需要大约六个月才能到达红色星球但是现在,研究人员正在测试一种强大的新型离子发动机,有朝一日可以将行程缩短到39天传统火箭燃烧化学燃料产生推力大部分燃料在最初推离地球表面时耗尽,因此火箭往往在大部分时间都在太空中另一方面,离子发动机通过电场加速带电的原子或离子,从而沿相反方向推动航天器与化学火箭相比,它们在给定时刻提供的推力更小,这意味着它们不能自行摆脱地球的引力但是,一旦进入太空,它们可以持续推动多年,就像帆船后面的微风一样,逐渐加速,直到它们比化学火箭更快地移动几个太空任务已经使用了离子发动机,包括NASA的Dawn太空船,它正在前往小行星Vesta和Ceres,以及日本的太空船Hayabusa,它在2005年与小行星Itokawa进行了交流但是一种新的发动机,称为VASIMR(变量特定脉冲) Magnetoplasma Rocket)将比以前的“Oomph”更多这是因为它使用射频发生器,类似于用于广播无线电节目的发射器,来加热带电粒子或等离子体该发动机由Ad Astra Rocket公司开发,该公司由等离子物理学家和前航天飞机宇航员Franklin Chang-Diaz于2005年创立 VASIMR的工作方式类似于蒸汽机,第一阶段的功能类似于开水以产生蒸汽射频发生器加热氩原子气体,直到电子“沸腾”,产生等离子体这一阶段于7月2日首次在德克萨斯州韦伯斯特的Ad Astra总部进行了测试如果从火箭中射出,等离子体可以自行产生推力,但不是非常有效为了优化效率,火箭的第二级然后将离子加热到大约一百万度,这个温度与太阳中心的温度相当它通过利用强磁场(如发动机中的超导磁体产生的磁场)来实现这一点,离子以固定频率旋转然后将射频发生器调谐到相同的频率,向离子注入额外的能量然后强磁场将等离子体引导到发动机后部,推动火箭向相反方向移动得益于射频发生器,VASIMR的功率水平可以达到其他发动机的百倍,只需通过一系列不同电压的金属网格即可加速等离子体在该设置中,与网格碰撞的离子倾向于侵蚀它,从而限制了火箭的功率和寿命 VASIMR的射频发生器通过永远不会与离子接触来解决这个问题 “就我们所知,它是有史以来最强大的超导等离子体源,”Ad Astra研究主管Jared Squire说上周,Ad Astra的科学家开始测试发动机的第二阶段 - 加热等离子体到目前为止,团队成员已经以50千瓦的功率运行了两级发动机但是他们希望在正在进行的测试中增加到200千瓦的功率,足以提供大约一磅的推力这可能听起来不多,但在太空中它可以推动两吨货物 Ad Astra和NASA已经同意在2012年或2013年对国际空间站附近的太空火箭进行试射可能VASIMR可以提供使ISS保持在轨道所需的定期增强在目前的功率水平下,VASIMR可以完全依靠太阳能运行乡绅说它会制造一艘好的地球轨道拖船,将卫星拉到不同的轨道上它还可以将货物运送到月球基地,并且由于它可以相对较快地行进,它可以被部署到危险的小行星上,以便在它们到达地球之前的几年内重力推动它们然而,为了在39天内前往火星,发动机需要的功率是太阳能所能提供的1000倍为此,VASIMR需要一个机载核反应堆反应堆技术的早期版本在20世纪60年代到80年代由苏联使用,但从那时起就没有在太空中使用,并且需要时间来开发 “这将是一个很好的方式,”Squire说但美国宇航局新任首席执行官查尔斯·博尔登最近对火星短途旅行的可能性表示赞赏他说NASA为VASIMR的发展提供了一笔小额津贴,并表示合作是与私营企业合作的一个很好的例子,

 

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