星際旅行的開端-離子發動機

2020-12-14 騰訊網

地球石油資源終將枯竭,人類也將進入全電時代,就目前的交通工具來說,汽車、輪船、高鐵……這些交通工具都比較容易實現全電推進的,但是飛機、太空飛船怎麼辦?答案或許是離子引擎。離子引擎的原理並不複雜,是把原子電離成一價正離子,再用高電壓將離子加速並排出引擎尾部形成離子束,由此產生推力。

2003年,裝備4臺離子引擎的日本的「隼鳥號」探測器發射升空,在太空中旅行了7年,飛躍了近60億公裡的裡程,在一顆小行星上採集標本並最終成功返回地球,離子引擎成功運作時間超過20000個小時,而NASA位于格倫研究中心的電子推進實驗室,其"演進氙離子推進器"(簡稱NEXT)引擎 ,更是已經創下了連續運行超過43000小時的新世界紀錄,航空發動機能達到10000小時就算是頂尖了,而且如果「隼鳥號」如果攜帶化學燃料發動機會非常笨重,無法支持這麼遠的旅行,離子發動機只需要攜帶少量電離原料就可以飛很遠,1998年美國發射的深空1號探測器就是利用離子引擎推進,只攜帶了81.5公斤的氙推進劑,就可以進行20個月的飛行,這麼看來,未來星際旅行怎麼都是離不開離子引擎的。

不過離子引擎推力太小,還無法應用到大型航空設備上,現階段只能應用在於太空中,因為真空環境不需要太大推力。NASA的最新一代離子推進器的功率只有7KW,而中國電推力器的功率也只達到1KW至5KW量級

但是科學家並未停步不前,2018年11月21日,麻省理工團隊打造了世界首架「離子推進」飛機在他們學校的體育館內完成了第一次飛行,這是繼萊克兄弟一個多世紀後又一次偉大的試飛。這架飛機翼展5米,重2.45kg,以不到一米的高度飛行了60米,留空時間8-9秒,序幕已開啟,以人類高速的技術發展速度,也許未來類似《星際迷航》中的星艦會成為普通消費者的出行工具也說不定哦!

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