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NASA:我们正在提供的推进力令人振奋

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自太空计划开始以来,人们就被大型强大的火箭迷住了,例如NASA的“土星V”火箭将阿波罗推向月球表面,或者是?太空发射系统它将在发送时产生数百万磅的推力?阿耳emi弥斯宇航员回到月球。

但是,如果NASA工具箱中最强大的推进系统在达到最高200,000 mph的速度时产生不到一磅的推力呢?如果它成本更低,运载更多并且使用更少的燃料怎么办?

太阳能推进霍尔效应推进器正在美国宇航局的真空条件下进行测试。积分:NASA

这个基本系统是太空电推进系统。与化学推进系统相比,它可以减少多达90%的燃料或推进剂需求,节省数百万的发射成本,同时提供更大的任务灵活性。

牛顿的太空第三定律

化学推进使用燃料和氧化剂?转换存储在化学键中的能量推进剂,以产生短而有力的推力,或我们称之为火的东西。声音很大,令人兴奋,但效率却不尽如人意。

电力推进系统使用太阳能电池阵列(太阳能电力推进器)或核反应堆(核电力推进器)收集的能量来产生推力,从而消除了在船上储存推进剂的许多需求和限制。

然后,该能量被转换并用于电离或带正电的惰性气体推进剂,例如氙气和K气(不,它不是来自超人的家乡星球)。电场和磁场的组合(霍尔效应推进器)或静电(网格离子)场然后加速离子并且?将它们推出推进器随时间推移使飞船以惊人的速度行驶。而不是火,它的尾气是一条发光的蓝 绿色踪迹,就像科幻小说中直接出现的那样。

电力推进系统如何工作的简单说明。鸣谢:NASA / ATS Lisa Liuzzo

阻力赛与公路旅行

化学航天器是从地球轨道驶向目的地的顶级燃料。最初的爆发力非常强大,但实际上只能踩油门踏板时指向的方向。航天器像子弹一样脱落,但是在燃料供应耗尽之后,它几乎没有加速,减速或改变方向的能力。因此,任务被锁定在特定的发射窗口和轨道起飞时间范围内,并且在此过程中只能进行最小限度的校正。

电动推进器一旦进入太空,便可以进行越野驾驶,仅受罐中气体的限制。初始推力很低,但是可以持续加速数月甚至数年,并且还可以放慢速度并改变方向。

NASA的?黎明任务是一个很好的例子。发射后,它向小行星带的维斯塔加速。由于航天器的太阳能电池阵列很小,到达那里需要五年以上的时间,但是随着接近,航天器翻转了180度,烧毁了推进器以使其减速并运行了一年。完成后,它向后开火并到达了谷神星,直到今天它仍然在轨道上运行。化学推进的航天器不可能做到这一点。

像“黎明”这样的系统在NASA和商业领域得到广泛使用,通常在1-10千瓦(kW)的范围内运行。但是,随着我们准备将电动推进器用于更复杂的科学和技术任务以及首次用于人类任务时,我们将需要更多的动力。

人的力量更大!

该?动力和推进元件(PPE)?Gateway公司将在月球周围演示先进的大功率太阳能电力推进系统。它是一台60kW级的航天器,其中有50台可用于推进,这使其功率比当前的电动推进航天器强四倍。我们这样做不是通过构建一个大型推进器,而是通过将多个推进器组合成一个字符串来实现的?巨型太阳能电池板.

PPE-HALO在月球轨道上的插图。积分:NASA

凭借其先进的燃油经济性,这种先进的系统将使我们的轨道平台能够支持月球探测长达15年,而其在轨道中移动的能力将使探险者几乎可以在月球表面上的任何地方着陆。

PPE是Artemis月球探索计划的关键部分,但它也将有助于推动美国在高功率电力推进系统(例如可用于到达火星的系统)上的商业投资。

下一站,火星

未来的火星转运车将需要约400kW-2兆瓦的功率,才能成功地将我们的宇航员或货物运送到“红色星球”和从“红色星球”运送。我们仍在探索火星的车辆和推进概念,包括将核电和化学推进与其他新兴方案结合起来,例如?核热推进.

不管我们怎么去的?月亮,最后是火星,一件事可以肯定……太空探索的未来是令人兴奋的,甚至有人会说这令人振奋。

火星过境栖息地和核推进系统的插图,有一天可能会将宇航员带到火星。积分:NASA

资源: 美国宇航局

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