中國霍爾效應電火箭完成測試 推力遠超美國離子電火箭

2020-12-06 觀察者網

中國電火箭又取得了重大的進步。據報導,中國航天科技集團公司五院502所研製成功磁聚焦霍爾推力器,累計工作達1000小時。與此前曾報導持續工作達10000小時的國產離子電火箭相比,霍爾電火箭具有推力更大,理論壽命更長的特點。該型火箭將可用於我國未來大型衛星平臺。目前,美國、俄羅斯、歐洲在電火箭方面也在積極開展研究,中國在這方面是後起之秀,追趕速度很快。

中國科研工作者正在測試霍爾效應電火箭

中國航天網報導,前不久,中國航天科技集團公司五院502所磁聚焦霍爾推力器圓滿完成性能測試實驗,累計工作達1000小時,關鍵性能指標達國際一流水平,其具有小羽流發散角、高比衝、高效率的特點,適用於我國後續大型衛星平臺對電推進的性能需求。

2013年3月,510所霍爾效應電火箭完成聯調測試,圖為正在對控制裝置進行測試的科研人員

據網絡資料,在太空飛行器推進中,霍爾推力器是離子推力器(ion thruster)的一種,霍爾推力器有時也稱為霍爾效應推力器Hall effectthrusters或霍爾電流推力器Hall current thrusters。霍爾推力器一般被認為是具有中等比衝(1600s)的空間推進技術。霍爾推力器自1960年代以來在理論和試驗研究上取得了很大進步。

霍爾推力器可使用多種推進劑,最常用的是氙。其他推進劑包括氡、氬、鉍、碘、鎂和鋅。

霍爾推力器噴氣速度最大可達10-80km/s(比衝1000 - 8000s),但絕大多數型號噴氣速度在15-30km/s (比衝1500 - 3000s)。霍爾推力器推力與功率有關。1.35kw的推力器可產生83mN的推力。高功率型號在實驗室環境中推力達到了3N。(相比之下,離子電火箭的推力目前最大不超過100mN)100kW功率量級的氙氣霍爾推力器也已得到驗證。

美國密西根大學研製的X-2型霍爾推力器工作狀態,功率超過10kw

蘇聯研製的一款霍爾效應推力器

霍爾推力器研究曾在美國和前蘇聯獨立開展,分別起始於1950年代和1960年代。但是,只在蘇聯這項研究產生了高效的推進裝置,而美國科學家則轉為研究離子推力器。

但另一方面,美國也並未放棄這方面的研究,據網絡消息,美國密西根大學和普拉特·惠特尼公司為美國空軍和航空航天局已研製了多種型號的霍爾推力器,功率可以超過10kw。

而美國在電火箭方面目前投入較大的仍是離子火箭,主要計劃將其用於小行星探測。而中國、歐洲和俄羅斯在這方面的主要興趣是降低衛星位置保持的成本,因衛星在運行中軌道將逐步降低,傳統化學火箭消耗燃料速度較快,使衛星壽命無法進一步延長,而電火箭則可以大大延長衛星壽命。美國此前因擁有太空梭,可為衛星在軌加注燃料,因此這方面需求較低。因此美國對推力較大,研製難度較高的霍爾電火箭興趣不大。不過近年來美國因為太空梭退役而加大了這方面研究的力度。

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