这次实验的推力器与X3电推有一个最重要的区别,是采用了单通道,而非X3所采用的嵌套通道,而NASA目前实验的最高功率的单通道霍尔推力器457v1只达到了72kw的功率。
单通道霍尔推力器功率超过百千瓦级时,喷口工质流量将超过100mg/s,因为喷流是速度超过30km/s的高能粒子流,减少其对通道的溅射侵蚀将更为重要,一般通过提升约束磁场均匀度和通道材料的抗溅射能力实现。此外,更大的质量流代表了更大的电离功率,推力器电离室的散热和强电离辐射的屏蔽也是一个重要问题。
更大的单通道功率可以显著提升霍尔推力器的推重比和效率,而对于深空任务和变轨机动,这意味着更少的转移时间。
另外,不少答主说这次实验的推力器同时实现了4.6N的推力和5100s的比冲,这是不对的,使用不同工质时产生的推力和比冲的关系如下图所示
依照此图,这次实验的HET-450推力器在用氙作工质时实际比冲约4080s,用氪作工质时实际推力约3.7N。
注意,这里面有两个参数:
第一105KW电力,获得了4.6牛的推力。
第二,这个发动机有5100秒的比冲,是任何大推力上面级火箭的10倍以上。
在人类已经发射的深空探测器里,基本速度都不快,一些跑的比较远的,比如去火星的“天问一号”,那一批,速度也就也就在十几公里每秒左右的速度,
比如旅行者1号,也是多次引力弹弓加速,才几十公里每秒的速度。
这一切都是因为化学火箭的比冲太低了,液氢,液氧燃料的配置,现在地球上最高的,大米国的RL10B 半人马上面级,只能达到465秒的比冲。
所以这个5100秒比冲的离子发动机,那真是好东西,
关键是5牛的推力,就对应了100KW 的电力,推力不大,用电量还不小。
参考一下,完整建设的我国空间站,也就120KW?
这5牛的推力,就需要整个天宫空间站的电力。
对于那些动不动就核聚变云云的,我是非常无语的。人啊,咋还是脚踏实地办事,踏踏实实做人,别整天整那些白日梦。
上学的时候,牛比克拉斯顿,有一个牛逼克拉斯第二定律,流传江湖。
我们假设我们那个发动机改吧改吧,能增大20倍的推力,就是100牛。然后,我们用这个发动机推一个100吨的东西,100吨也基本是完整的天宫空间站的体量了。
带入我们的牛比克拉斯公式。注意,这里我们右边的M 质量单位是吨,不是千克,所以每秒的加速度是0.001m/s²;
也就是说,1000秒后,我们的飞行器速度就能加快1米每秒。
一小时有3600秒,一天有24小时,
我们先使劲推一天!
那我们100吨的飞行器,加速了 3.6*24=86.4,好像不咋样啊。
继续给点力啊!
那我们让发动机好好干活,连续干两个月!
86.4*60=5184!
我。。。。。艹!
连续推两个月,100吨的飞行器,竟然获得了5公里每秒的加速度,假设飞行器是用大火箭先从地球发射到近地轨道的,这个速度增量,就肯定能去火星浪了。
火星,MARS ,我来了。小行星带的铂金矿石,我来了!
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别急,前面我们吧发动机的推力扩大了20倍,才能在两个月速度里给100吨的飞行器加速到显著的状态。但是前提呢?20倍的推力,也应该扩大20倍的电力供应吧?
天宫空间站才能供应100多千瓦啊。这扩大20倍,不就是2000KW,2兆瓦啊。
核聚变又不靠谱!你在说啥呢?
我说这个呢。。
这活能干!
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其实这个东西,最让人感兴趣的是,因为核反应堆一般来说,都有30到50年的寿命,一旦空间核反应堆技术落地,那和离子发动机组合,可以搞一辆太空BUS,比如在地球-火星LEO 轨道之间跑。或者在地球leo-L2 ,地球-小行星带之间,唯一的问题就是维护保养,工质用完了,就从地球拉一罐子加上。
当然现在看,小行星开矿还有点远,但是火星探测器,L2点送个类似 詹姆斯-韦伯这种望远镜,或者望远镜的维护,甚至,土星,木星,以及这两个大家伙的那些大卫星探测,比如全世界都感兴趣的土卫6,发射探测器等等。
关于灭霸老家到底有没有生命这件事,必须提上日程了。这个世纪能力所及,需要送很多探测器上去。
总之就是一般化学火箭把这些载荷送到LEO近地轨道,然后空间对接,或者直接装星际巴士肚子里,加速送货后,BUS 还可以返回。
预期最优的情况下,土星轨道以内,是可预见的未来半个世纪,最高效,最经济的,最快速的星际交通工具。或者可以简单叫一个名字,行星摆渡车。
必须干!
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题外话,
spaceX的星舰,就没用核反应堆-离子发动机组合,预期飞火星,也是用空中加油的方式,但是为了给一艘星舰加燃料,需要6-10次发射,相对离子发动机方案,一次发射就足够了,还能地球火星来回跑。
垃圾!就知道吹牛骗钱,
(星舰部分,是个人看法,和答题的其他部分无关)。