星際旅行的開端-離子發動機

2020-11-23 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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    最令人稱奇的是，它的「離子發動機」是懸掛在機翼下的兩排八列電線/翼型電離器，可以在超高壓電源轉換器製造的4萬伏高壓下，將氮氣和氧氣電離，從而產生了每千瓦5牛頓的推力，與噴氣發動機的輸出功率相當。在試驗中，研究人員用彈射器將飛機彈射出去，在沒有使用離子發動機的情況下，它可以滑翔10米遠；而打開離子發動機後，飛機可巡航飛行60米遠。
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