獲得29.56毫牛推力!日本隼鳥2號離子引擎成功點火開始返回地球

2020-11-23 騰訊網

離子推進是下一代深空探測的理想推進方式。在距離地球2.56億公裡外的深空，一艘人類探測器成功點亮它的離子推進器，伴隨著淡藍色的火焰駛向地球。這就是日本的隼鳥2號小行星探測器。

隼鳥2號與2014年12月3日在日本種子島宇宙中心由三菱重工H2A火箭成功發射升空，開始向名為「龍宮」的小行星進發。經過了4年的跋涉，隼鳥2號抵達龍宮，並於2018年9月21日和10月3日分別釋放了三枚探測器。

與以往的小行星巡視器不同，隼鳥2號的探測器並非用輪子移動，而是像青蛙一樣使用跳躍的方式在小行星上移動。拿先行著陸的MINERVA-II-1的兩臺圓柱巡視器為例，其主要動力來源是內部飛輪產生的力矩，巡視器可以通過調整力矩的大小及方向控制巡視器的移動情況。

這兩枚18釐米寬7釐米高的探測器每次跳躍需要15分鐘，每次最高移動15米。

之所以使用這樣的運動方式，主要還是因為龍宮星的重力實在太過微弱，輪子轉動產生的震動可能就會讓探測器懸浮，以至於無法移動，還不如乾脆就用跳的有效。

在次年2月22日，隼鳥2號成功著陸龍宮星。而在4月，恢復軌道的隼鳥2號向小行星投放了一枚金屬撞擊器，其在半空中引爆炸藥，將底部重約2公斤的銅板壓縮為一枚「炮彈」高速撞擊龍宮星，造成了一個10米寬的撞擊坑。為了保護本體免受傷害，在投放完撞擊器後，隼鳥2號本體拔腿就跑，只留一個DCMA3相機記錄爆破過程。

11月13日，隼鳥開始啟程返回地球，並在18日脫離龍宮星的引力，預計在2020年12月抵達地球並降落在澳大利亞。

隼鳥2號總共攜帶有16枚推進器，其中4枚為離子推進器，除去1枚備用推進器外，總共有3臺離子推進器在返航過程中投入工作。

與傳統化學推進器不同，離子推進器通過微波將氙氣轉化為等離子，並製造電壓讓離子噴出產生推力。不過由於推力微弱，隼鳥2號三臺發動機全開也只能獲得28毫牛的推力，按照地球重力加速度計算，推力約為2.8g。需要長時間運轉才能獲得足夠的速度。

可以說，離子推進是未來人類走向星辰大海所必不可少的發動機技術。我國也在2019年發射的靈鵲1A和實踐20號上搭載了等離子電推系統。

中科院科學家表示，離子推進系統對人類航天至關重要，未來飛船達到萬噸級別時，等離子發動機將佔到總質量的一半，噴射火焰將達到十萬公裡，能照耀整個天空。

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