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推進器 離子液體電噴射空間推進器
發布時間:2019-12-09 來源:

  麻省理工“新太空時代”會議上,Accion Systems介紹由離子液體電噴射空間推進器組成的新型推進發動機,該發動機采用“離子液體電噴射推進”的方法,適用于從小衛星到載人飛船的一系列星際探索航天器。

  “霍爾”電推進技術的缺陷

  TILE發動機使用的“離 推進器 子液體電噴射推進”方法由電推進技術演化而來,后者利用電磁場使帶電原子或離子從衛星尾部噴出,從而推進衛星前行。這種電推進技術發動機也被稱為“霍爾效應”推進器,具有一些缺陷:首先,這種發動機必須使用存儲在大型加壓密封容器中的壓縮氣體推進劑;其次,“霍爾”推進器在很多方面都需要使用電力,例如要先給大量粒子充電以產生電離氣體,隨后加速這種等離子體以推進衛星。所有這些因素都會增加發動機的體積和重量,使發動機太過龐大而難以用作小衛星推進系統。

  TILE技術細節

  相比之下,TILE發動機的離子液體電噴射推進系統更像計算機芯片,而不是巨型的定制發動機。Accion Systems將該硬幣大小的推進裝置稱為“推進器芯片”。這種推進器芯片由數百個噴射器組成,每個噴射器通過使用無毒和非爆炸性鹽溶液推進劑產生離子束;36個推進器芯片組成的陣列構成了TILE模塊的外表面,TILE模塊尺寸為10厘米×10厘米×12.5厘米;在模塊的表面之下是按特定次序排布的其他組件,包括存儲在微型燃料箱內的鹽溶液推進劑,以及依靠衛星太陽能電池板和電池運行的電子設備。

  當電源接通 推進器 時,電池產生的電場可從鹽溶液推進劑中提取離子,并使這些離子穿過燃料箱進入推進器芯片,然后匯集成離子束并噴出,以產生推力。1~4個TILE模塊可推進一顆重約50~200千克的小衛星,更多模塊組合成更大的陣列,即可在不增加體積的情況下推進大型衛星的運行。

  進展與計劃

  2017年夏季,將測試TILE對極端溫度、真空和發射沖擊與振動的耐受程度。通過這些測試后,Accion Systems計劃將TILE與衛星進行集成,并發射至太空。在未來10~15年,Accion Systems計劃對該技術進行完善,使其應用于火星之旅。預計,如果載人飛船使用傳統發動機,火星之旅將需要大量燃料,載人飛船需搭載4000個“霍爾”推進器,僅燃料箱就相當于國際空間站大小;但若使用TILE推進技術,發動機和燃料系統的總體積僅相當于鞋盒大小。

  


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