为了形成霍尔效应
离子推进器的外型
就变成了一个富有科技感的环形
总之
这个推进器是依靠射出电离子来产生推力的
跟传统火箭推进器比起来
缺点是推力小得不行
优点是比冲大得不行
比冲就是单位推进剂的量所产生的冲量
同样重量的燃料
推进器产生的冲击力量越大
比冲就越高
比如 当前的化学火箭喷射速度极限是30公里一秒
需要6吨燃料
而霍尔推进器当前的理论极限是300公里一秒
只需要534公斤燃料
速度多了一个0
价钱少了一个0
你也可以把比冲理解为
推进器对能量的利用效率
同样的一百块钱
有人花了五十块 掉了五十块
还有人省吃俭用
把一百块钱花出了一百五十块的效果
这就是比冲
联盟号火箭
也许有观众想说
即使比冲再高
性价比再好
但这东西还是连一缕头发都举不起来
老K要说
霍尔推进器并不是在陆地上用的
而是在太空中用的
太空中可没有地心引力
别看它的推力只是豪牛级
但在没有空气阻力的太空已经足够了
哪怕是只有1豪牛的推力
也能让探测器平滑地飞行
区别只不过是速度快慢而已
而且最关键的是
离子推进器的能源是电能
这代表着
它不用携带任何化学燃料
光这一点省下来的空间和重量还有成本
就不可小视
除了省钱之外
事实上离子推进器还是未来推进器的主流发展方向
没别的 就是因为持续性
相信大家一直有一个误区
认为太空飞船 火箭 或者探测器
都是像开车一样一路开着发动机冲过去的
但事实并不如此
通常情况下
飞船都是在地球附近加速到一个速度之后
就关闭发动机
朝着目标一路飘过去了
举个例子
阿波罗登月行动
登月舱从地球到月球
一共花了三天
而这三天里
发动机只在出发时工作了十几分钟
很简单 因为太空没有阻力
轻轻推一下你就能一直飘
而离子加速器不同
它可以持续不间断的工作
虽然推力小
但持续几十个小时 几天 几个月的推力
还算小吗
如果推进器能保持一个G的加速度一直飞
那么从地球到月球只需要三个小时
而当年阿波罗花了三天
从地球到太阳系最远的海王星
旅行者2号花了整整十二年
但如果能保持1个G的持续加速
只需要16天
旅行者1号
人类最勇敢的探索先驱
至今已经飞了43年
超过211亿公里
如果能保持1个G的持续加速
追上旅行者1号 只需要24天
这是什么概念呢
当初麦哲伦环游大洋
花的时间也比这多短得多
当年搭载了F1煤油发动机的土星5号
曾经和搭载离子推进器的深空一号
来了一场星际赛跑
双方跑了18个月
结果是
离子推进器赢了
因为长达十八个月的不间断加速
深空一号反超了土星五号
上演了一场精彩的反*
搭载F1煤油发动机的土星5号
虽然目前的离子推进器适用范围比较窄
但几乎可以肯定它就是
未来发动机的雏形
当然 除了实力之外
离子推进器的外型也是充满了未来感
霍尔型离子推进器的外型
更是未来感与科幻感结合
事实上
离子推进器这个概念不是今天才有的
而是1959年就出现了
经过接近四十年的研发
才最终成型
1998年
美国的深空一号彗星探测器
首次安装了离子推进器
喷口速度接近30公里一秒
工作一整天只能消耗100克燃料
算下来推力只有90豪牛
不过离子推进器的优点也一览无余
工作了超过14000个小时
仅仅携带了82千克氙
就进行了长达二十个月的飞行
火箭推进器要想做到这一点
起码要在燃料数量上加个0
除了这些之外
离子推进器还有个优点
就是精准
这算是推力小带来的福利之一
推力小了反而可以精准调控力度
可以让卫星或者探测器
准确地停在该停的位置
我们的新一代空间站上
要搭载霍尔离子推进器
这绝对算得上一个好消息
因为离子推进器
我们原本就走在世界前列
1974年
我国就开展了离子推进器的研究
对比同时期的美苏
中国起步得不晚
1978年开发的LIPS-80离子发动机
还获得了当年的国家科技进步一等奖
是的 那时候我们就已经造出来了
但到了80年代
因为经济条件等原因
大量的高科技项目下马
运输机 轰炸机 航母 反导
都在下马的行列之中
离子发动机当然也不例外
发射中的“实践九号”A/B双星
直到1999年
我国才重启离子推进的研究
这次搭载的霍尔离子推进器
可以说
就是过去二十年中
中国补回来的功课
2012年
中国的“实践九号”A/B双星
首次使用了离子推进器
推力40豪牛
算是赶上了当时的国际水平
接着中科院又在这个机型上
进行了各种匪夷所思的测试
为后来的二十号铺下了路
2019年12月
中国的“实践二十号”成功升空
搭载了十多项国际领先的技术
其中就包括机身上的
LIPS-300离子推进器
推力200豪牛
首次实现了高低功率双模式
算得上是进入了国际水平的
第一梯队
直到今天的霍尔离子推进器将要登上空间站
我国的离子推进器技术真正走在了前列
不过话说回来
我们也不能自满
霍尔推进器真正的标杆
还是那个美国
而且
美国霍尔推进器的技术背后
还有那么一点血腥的味道
霍尔推进器是苏联发明的
1962年苏联科学家莫罗佐夫
首次提出了利用霍尔效应
来进行推进的概念
自从第一台霍尔推进器诞生后
苏联就一直走在这项技术的前列
在航天界也是大受欢迎
苏联的卫星 火箭
都开始广泛应用霍尔推进器
同时期的美国当然也在研究这东西
不仅投入了大量的资金
还砸了不少科学研究项目进去
但造出来的性能始终难以达到苏联的水平
在这个时候
苏联领跑了霍尔推进器技术
直到1991年
苏联解体
在苏联解体不到一百天内
当时苏联最先进的SPT-70霍尔推进器
就神秘消失了
第二次露面时
它已经在NASA
也就是美国航天局的桌子上了
1992年
苏联解体之后的第二年
美国 法国就和俄罗斯联合成立了国际空间技术公司
考虑到当时俄罗斯的状况
与其说是联合
不如说是被逼的
就这样
苏联的霍尔推进器技术
最终落入了美国的手中
霍尔推进器也成了美国的国际名片之一
而我们的霍尔推进器历史
要简单许多
没有任何勾心斗角
只有两个字 专注
我们的霍尔推进器历史
其实可以简述为两句话
耽搁二十年 恶补二十年
