NASA火箭电力系统推进测试成功
来源:    发布时间: 2018-09-03 15:25   115 次浏览   大小:  16px  14px  12px
电力推进系统顾名思义,和传统火箭的化学推进系统不同,前者不需乘载太多燃料,效率又高,相比之下后者的表现能力已处于理论极限,各国航天机构唯有开发更先进的离子推进器,人类移民月球乃至火星的梦才有成真机会。

2年前,美国太空总署(NASA)与美国火箭/导弹推进器制造商Aerojet Rocketdyne签订6,700万美元合约,预计36个月内制造出火箭先进电力推进系统(Advanced Electric Propulsion System,AEPS),重点在于13kW霍尔推进器(Hall thruster)。

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电力推进系统顾名思义,和传统火箭的化学推进系统不同,前者不需乘载太多燃料,效率又高,相比之下后者的表现能力已处于理论极限,各国航天机构唯有开发更先进的离子推进器,人类移民月球乃至火星的梦才有成真机会。

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霍尔推进器是种离子推进器,可在磁场捕获电子并电离化学推进剂(通常为氙),将分子加速以产生推力,总体而言,这些发动机使用的推进剂比传统化学火箭少10倍,但NASA相信离子推进器的效率能提高100倍。太阳能电力推进系统可以将太阳能板阵列获得的太阳能转化为电能,然后用这些电能对推进剂进行离子化和加速,以提供推动力。NASA表示,与目前的化学推进技术相比,这项新技术可以使太空飞行中的燃料效率提高10倍左右,所提供的动力也将是现有电力推进系统的两倍以上。

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这种霍尔效应推进器装备有先进的磁屏蔽护盾,可以起到防止侵蚀的作用,确保推进器能在一次任务过程中提供“温和但不间断”的动力。在NASA的“小行星重定向自动化任务”(Asteroid Redirect Robotic Mission,ARRM)中,将会有多台霍尔推进器一起使用,运行功率达到40千瓦,加上太阳能电池板阵列,总功率可达50千瓦。在飞往近地小行星(near-Earth asteroid,NEA)的过程中,小行星重定向任务中的自动化组件将采用世界上最先进和最高效的太阳能电力推进系统。近地小行星是指太阳系内轨道近日点小于1.3天文单位的小行星。
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小行星重定向任务分为两个部分,分别使用自动探测器和载人飞船对小行星进行研究,主要目的是为深空探测打基础,演示未来前往火星时所需的关键技术。据估计,该任务将耗费大约14亿美元,还不包括预计于2021年12月进行发射的费用。NASA计划发射一艘自动太空船前往这颗小行星,并在上面打造一个供宇航员工作生活的基地。这艘自动太空船将把小行星拖到月球轨道,使其成为载人火星任务前进行各项准备的场所。NASA还计划对这颗小行星进行大约一年的研究,测试多种未来有可能会拯救地球免受小行星撞击的技术。

小行星重定向任务的载人部分预计于2026年发射,目前该部分还处于早期概念阶段。2016年夏季,NASA批准继续进行小行星重定向任务,其下一阶段的工作便是设计和开发任务所需的自动化探测器部分。这次测试地点位于NASA格伦研究中心(Glenn Research),测试焦点集中在霍尔推进器的功率元件:放电供电单元(DSU)及功率处理单元(PPU),并证明这些元件能够高效转换功率,废热产生最少。接下来,Aerojet Rocketdyne工程师将进入设计定稿和验证阶段,最终开始生产。