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2月2日,中国航天科技集团801所骄傲地宣称,他们在50千瓦级双环嵌套式霍尔推进器的点火测试中,已经实现了稳定的运行状态。
这一重大突破,使中国傲然挺立于全球掌握嵌套式霍尔推进技术的三个国家之列。
尽管这种推进器的推力看似微弱,仅以毫牛计算,然而,它却被看作是人类向深空进军的关键性突破,其潜力远超传统的化学燃料火箭。
自从人类初步涉足太空领域以来,化学燃料火箭便一直是我们探索宇宙的主要推动力。
但令人震惊的数据揭示了一个事实:曾经助力美国成功登月的火箭,在起飞时重达惊人的3000吨,然而抵达月球后却仅剩下45吨,其中绝大部分的质量都被用于燃料的消耗。
这种对燃料的极度依赖,迫使科学家们急需寻找新的推进方式,以打破质量与速度之间的固有矛盾,而霍尔推进器的出现,犹如一道曙光,为科学家们指明了新的研究方向。
霍尔推进器的核心理念源自美国物理学家埃德温·霍尔在1879年的重大发现——“霍尔效应”,即电场具备推动离子的能力。
随着人类正式进入航天时代,科学家们殷切希望通过电推技术,能够彻底颠覆传统化学燃料的限制。
这种推进器以离子发生器为其核心,它能够将如氙气这样的惰性气体电离成离子状态,再通过人工电场加速离子的排出,从而产生反推力,其速度可达到每秒10至80公里。
尽管其推力有限,但其持续稳定的推动力却使其成为了理想的空间推进方式。
然而,令人难以置信的是,这种在地面上几乎无法推动一片纸的霍尔推进器,在真空的太空环境中却展现出了惊人的实力。
由于没有空气阻力的作用,且受地心引力的影响较小,这微弱的反推力足以持续稳定地推动航天器,使其缓慢加速。
这正是霍尔推进技术的核心优势所在。
我们的中国空间站矗立在距离地表约400公里的热成层中。
尽管此处的空气密度仅为地表的千分之一,但仍存在着轻微的阻力,同时还需要承受地心引力的持续拉扯。
如果不进行适当的调整,空间站每月将会下降约2公里,因此必须依赖姿态助推器来维持其轨道的稳定。
然而,传统的燃料助推器不仅成本高昂,其推力也过于猛烈。
相较之下,霍尔推进器则以其平稳的推力,有效地维持着空间站的高度。
在抵消地球引力的影响方面,霍尔推进器的微小推力已经绰绰有余。
更值得一提的是,电推模式无需燃料,能够持续稳定地运行,且惰性气体的消耗极低。
在霍尔推进器的运行过程中,它仅需使用一种惰性气体,无需额外的助燃氧气。
这种气体可被高效地压缩存储,具备显著的体积和重量优势。
电离后产生的离子状态气体耗气量极低,即使在太空中长期使用,也不会显著增加其消耗量。
空间站上的太阳能板为推进器提供了源源不断的电能,这为霍尔推进器提供了几乎无限的动力。
尽管光伏板有其寿命限制,并可能受损,但这种稳定的可再生能源足以持续支持推进器的运行。
霍尔推进器不仅体积小、重量轻,更能持续稳定地运行,已然成为理想的航天器助推方案。
早在上世纪60年代,苏联便率先研发出了霍尔推进器,并在1972年的气象卫星上进行了实际应用。
在接下来的二十年里,数百台推进器被成功送入太空。
苏联解体后,美国与俄罗斯携手继续深化对该技术的研究。
2017年,美国的X3推进器达到了千瓦级功率,产生54牛的推力,引领霍尔推进领域迈入了高功率时代。
中国在霍尔推进器的研发领域也取得了显著的成果。
自1994年开始投入研发以来,中国在该领域不断取得突破。
1998年在北京成功点火后,于2000年通过了国家鉴定。
从2020年开始,中国的霍尔推进器研究更是迎来了突破性的进展,实现了连贯的“四级跳”。
2020年成功点燃了20千瓦大功率霍尔推进器,推力达到了牛级;2021年这一技术被成功应用于空间站,有效地节省了燃料;到了2022年中国航天科技集团五院510所开发的推进器已经达到了46牛的推力,与美国的X3不相上下。
而在2024年中国更是实现了50千瓦级双环嵌套式霍尔推进器的稳定运行,标志着中国在该领域又一次取得了重大的技术突破。
尽管官方尚未公布详细的推力数据,但我们可以确信其推力已经超过了54牛。
如今中国的卫星和空间站都已经配备了国产的LHT-100霍尔推进器,这不仅是中国航天技术的重要里程碑,更是中国航天事业蓬勃发展的有力证明。
我们坚信在不久的将来中国将在航天领域取得更多的辉煌成就!。
页面更新:2024-05-21
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