4个举起1张纸的电推力,是咋把90吨的中国空间站,修正轨道的?

风云圈 2024-05-31 23:08:11

咱们的空间站如果没有燃料了,它会掉下来吗?

如果没有燃料的话,还真会掉下来。

我们中国空间站里,包括有天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱,它们加一起就接近六十多吨了。如果再加上我们的载人舱,神舟号飞船和货运飞船,加在一起,整体有90吨重。

这么大一个庞然大物在太空中,位于距离我们375公里左右的一个高度上,它平均每秒能飞行是7.25公里,速度非常的快。

在地球上,因为地心引力的存在,我们的空间站绕着地球,不断的转。在理论上来讲,如果说是已经进入正常地球轨道,那么是可以无动力的飞行。但是在太空中会有类似磁暴,还会有进入热层这种情况。所以包括我们空间站在内的所有航天器,都会被热层拖拉而速度减缓。这样,包括航天器在内的所有航天器,原本的高度都会不断降低。在这种情况下,平均每秒会掉下来2公里多。

在中国的空间站中,一共有26个发动机。其中有22个火箭的发动机主要是用于调轨的姿态调整,还有四个叫霍尔电推。这四个霍尔电推,是根本不需要燃料的。霍尔电推的电流很小,平时也就只能供给80毫牛的推力。这个力到底有多大呢?放在地球上,也就是能抬起来一张A4纸的力气。但是,通过霍尔定律,这4个霍尔电推却能为我们的空间站输出每秒最高80公里的推力。

没错,就是这4个只有0.8毫牛力量的霍尔电推,结果就把90吨的空间站,以每秒20到30公里的速度,恢复到原有的太空轨道上。

这到底是什么原理呢?如果这个霍尔电推能装在自行车或者摩托车上,是不是会相当省油,相当哇塞啊?

霍尔电推的原理,就是利用那个变场和磁场的加速粒子产生更高的推力和效率。

圈叔试着解释一下霍尔电推为啥能在如此小推力的基础上,实现90吨空间站的复位。在实验室环境中,利用电子去轰击惰性气体,比如氙气,使氙气成为正离子和电子。然后在放电池的末端安装一个空心的阴极。电场将正离子相互喷出,同时也将一部分电子向前迁移,维持放电的稳定性。

在放电室周围,设置一个环形磁场,这样通过这个环形磁场,就可以约束正离子和电子的运动方向,使其沿着轴向飞出,从而产生一个闭环,这种闭环就叫做霍尔漂流。霍尔漂流的出现,其实就是一种加速,形成了一个高比冲的粒子射流,为航天器提供持续且稳定的推力。

在太空当中,它能不断且稳定的产生推力,这对太空任务简直太棒了,最重要的是,霍尔电推对这个燃料的消耗又特别少,甚至可以当做几乎没有。同时,还能减少每次航天任务所携带的载荷重量,从某种程度上,就能大大提升航天发射的成功几率。

霍尔漂流最大的优点,就是在太空当中,比如说离子的加速,最高是能够达到每秒钟10到30公里的样子。这个速度。甚至比化学推进器都高很多。但霍尔电推能产生这个效果,在地球上是必须在实验室环境内,而放在空间站上,则必须是需要失重的太空环境中。如果在有地心引力的地面上,把霍尔电推运用在摩托车,或者自行车上,那是绝对起不到任何作用的。

讲回我们的空间站。由于躲避太空垃圾,或者被热层影响,相对位置掉落,每秒下落的2公里多的距离,就可以通过我们的霍尔电推,直接把空间站给提高到原有姿态和位置上去。所以我们的空间站霍尔电推会定期的点火,这也是空间站保养的一部分。但和国际空间站不同之处,就在于我们的定期修正轨道参数,是不用我们火箭发动机的,所以完全不用担心空间站的燃料会不够用。毕竟霍尔电推中,它是不需要使用任何的燃料,它的能量来源是太阳能翻板产生的电能。

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评论列表
  • 2024-06-01 16:03

    能做成离子炮就好了[呲牙笑]

风云圈

简介:解读生活中的天文、地理、气象及农业科技等领域的新知识