霍尔为什么叫霍尔,霍尔和非霍尔的区别

首页 > 国学 > 作者:YD1662023-04-17 03:29:22

我国空间站“天和”核心舱的成功发射,带火了我国自研的HET-80霍尔推进器。前几天的文章,我介绍了离子推进器和霍尔推进器最显著的区别,让大家可以一眼看出二者的区别。这篇文章简单讲一讲霍尔推进器到底是个啥。

霍尔推进器属于航天电推进系统的一种,比冲一般高于2000s,同时霍尔推力器必须要在真空环境或接近真空环境下,才可以进行点火。主要由三部分组成:储供系统、电源、推力器。现在霍尔推进器主要工质(燃料)有:氙气、氪气、碘等物质。

霍尔为什么叫霍尔,霍尔和非霍尔的区别(1)

霍尔推进器

推力器主要由两部分组成:空心阴极和阳极。空心阴极是一根小棒棒,阳极像我们以前使用的老式电炉子。

霍尔推力器在工作时,首先使用高电压使空心阴极材料释放电子,这些释放的电子与储供系统提供的氙气碰撞,将氙气电离。阴极产生的电子在电场的作用下进入阳极区域,又在由电磁铁或永磁铁组成的阳极磁场中进行霍尔飘逸,也就是在我们看到的阳极炉子里面震荡、转圈。这些在阳极中旋转的电子与阳极释放出的氙气工质进行碰撞,将氙气工质电离成等离子体。这些被电离的正电的氙气就会在电场的作用下,被电场加速,并高速抛出,同时,抛出的正离子团与阴极产生的电子进行中和,使整体抛出的等离子团呈电中性。

霍尔为什么叫霍尔,霍尔和非霍尔的区别(2)

霍尔推力器点火试验

霍尔推进器的气体工质流量一般只有100-400sccm,每分钟100-400毫升。上一篇文章说过日本的隼鸟二号所携带的47Kg氙气,工作时长累计达39673h。而通常各国火箭所携带的燃料都在600吨以上(视不同载荷和入轨高度而定),燃烧时间总体在10分钟左右。这就为身处太空的航天器节约了极大的无效载荷重量,从而使用来完成任务的有效载荷能够大幅度增加。

霍尔为什么叫霍尔,霍尔和非霍尔的区别(3)

不同工质燃烧时颜色不同

实际上,由于不同工质的电离能级不一样,所以,每一种工质燃烧所产生的颜色也是不同的。同时由于霍尔电推进系统的本质是将离子电离,并利用电场加速抛出,所以,霍尔电推进系统是不需要助燃剂的。相比之下,火箭所使用的化学燃料发动机的本质是利用燃烧使气体膨胀,进而利用其进行反推,所以化学燃料发动机需要使用助燃剂。

如果说我们在进入太空时所使用的火箭是大力出奇迹,突破地心引力和大气屏障;而电推进系统则是细水长流,利用小推力,持续不断地协助航天器完成任务。

对于轨道卫星,电推进系统可以使轨道卫星保持在轨十年甚是更长时间;对于深空探测卫星,电推进系统可以真正辅助我们到达火星、探测近地小行星并采样返回,甚至飞出太阳系,让我们可以一览外面广阔、神秘而又美丽的世界。

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