米兰体育官网入口:离子发动机能够运用水作为推动剂吗？

  离子推动器以其高效而出名，与化学火箭比较，它们的功率十分之高，因而在推动剂供给至关重要的深空使命中，离子推动器是首选。

  电解能够将水分解成氢和氧，发生的氢能够用作火箭燃料。但是，这是一个杂乱的进程。

  《电力推动杂志》上的一项新研讨展现了这种推动器的作业原理及其或许带来的优点。

  该研讨题为《水燃料霍尔效应推动器的核算建模》下文节选，能够仿制里边链接检查。

  本文介绍了一种粒子模仿单元 (Particle-In-Cell) 代码，用于模仿水燃料霍尔效应推动器，该推动器包括两种不同的推动剂：水蒸气和氧气（后者用于水电解推动，氧气经过阳极供给，氢气经过阴极供给）。

  该反响模型分为两个阶段，不只包括水蒸气和氧气分子的初始反响（“1^{\textrm{st}}\”阶段），还包括由它们生成的双原子和单原子产品的反响（“2^{\textrm{nd}}\”阶段）。

  详细而言，该模型考虑了水蒸气中的 45 种反响和氧气中的 18 种反响，并包括了每种物质最相关的激起事情。粒子模仿单元代码结合运用了零维模型和二维模型。零维模型供给了初始中性粒子和电子密度以及最重要的反响，以促进二维模型的收敛，而无需从头开始模仿的核算担负。

  零维模型标明，在2nd阶段考虑的反响关于放电等离子体物种的组成至关重要。氧等离子体主要由 O+和 O2+离子组成，份额类似，而双离子和负离子的效果并不显着。中性粒子（O2和 O）也表现出类似的散布，详细取决于推动器的运转条件。

  水蒸气等离子体主要由 OH+、H2 O+、H+和 O+离子组成，其他品种如 H2+、O++和负离子可忽略不计。中性粒子主要由单原子 H 粒子组成。零维模型还标明，一切品种的电离分数都随电子温度呈指数增加趋势。

  这项研讨的重点是霍尔效应推动器(HET)，它与离子推动器并不彻底相同，但十分类似。这两种体系都运用加快离子来推动航天器穿越太空。它们都无法从行星外表发射航天器，但一旦航天器脱离重力，它们都是可行的体系。

  离子推动器很适宜长期使命，因为它们的推动功率更加高。NASA 在“深空一号”、“拂晓号”和“灵神号”使命中运用了它们，而 ESA 则在“贝皮-哥伦布号”和 LISA 使命中运用了它们。

  霍尔推动器是“各种太空推动操作的首选，例如方位坚持或轨迹处置”。依据他们的论文，72%的地球停止轨迹卫星运用霍尔效应推动器。

  这两种体系都运用电力（一般由太阳能电池板发生）来为推动剂气体带上正电荷。然后，它们运用磁场喷发气体，发生推力。

  氙气是高能电子传输器(HET) 中最常见的燃料，因为它电离能量低、原子质量高、易于处理和贮存。

  研讨人员也在考虑运用氩气、氪气、镁气，乃至巴克敏斯特富勒烯。每种挑选都有各自的问题和妨碍。

  人们考虑运用水作为燃料的原因清楚明了。水本钱低、无毒、易于贮存，而且能与生命支撑和热冷却等航天器体系协同效果。此外，水在太阳系中的储量也十分丰厚。

  因为试验本钱昂扬且耗时，探究水作为高能效推动器（HETS）燃料的必要性。

  因而，显着需求开发稳健且具有猜测性的模仿东西，这既是为了在规划参数空间内进行相对廉价的迭代，也仍是为了更好地了解推动器运转背面的物理原理。

  结果标明，在两种情况下，水都可当作异质结电子传输（HET）的适宜推动剂。

  与氙气驱动的HET发动机比较，氙气发动机在平等功率水平下显着具有更优异的推力和功率，

  值得注意的是，关于氧气和水蒸气体系，试验调查和现有数据标明，它们的比冲跟着放电功率的进步而进步，终究超越氙气驱动的HET所到达的数值。

  因为它们能发生更高的比冲，这些体系或许很适宜深空使命，因为在深空使命中，功率和长期运转至关重要。

  总而言之，虽然因为解离丢失、推动剂质量轻以及其榜首电离势比氙气更高，水燃料体系的功能估计无法到达氙气燃料设备的功能，但水燃料体系仍具有十分显着的优势。

  要害或许在于，水的可用性以及与其他体系的协同效果在深空使命中至关重要。水电解能够一起发生氧气和氢气，用于化学推动和电力推动，以此来完成多功能性。

  这仅仅开始研讨，因而没有得出任何肯定定论。此类模仿仅仅实践测验的开始阶段，研讨人员未来将会了解更多。

  那么或许有人感觉这是无稽之谈，其完成在已有国外公司在做试验，以PBI（水基离子推动器）是一种微型栅状离子推动器，其1U尺度可供给史无前例的总冲量，是纳米卫星和微型卫星的抱负挑选。

  它是一个彻底集成的体系，包括推动器头、流体体系、电子设备和推动剂储罐，而且可集群化，以满意各种尺度的航天器需求。

  PBI 运用水作为推动剂，无需高压贮存。推动剂在工厂交给前已预装到燃料箱中，因而卫星集成商无需处理杂乱的加油作业。