太空飞行器的动力工厂

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霍尔推进器

霍尔推进器

霍尔推进器具有大推力、高比冲、低功耗、低成本的显著优势,实现了功耗和推力的完美平衡,尤其适用于低轨通信卫星等批量化应用场景。

霍尔效应的作用:推进器通过巧妙设置的磁场来束缚电子,使其在环形通道内做漂移运动,形成霍尔电流。这避免了机械栅格的使用,简化了结构。

高效的加速方式:被电离的工质离子,在通道内强大的静电场作用下被加速并高速喷出,从而产生推力。由于是直接加速离子,其喷气速度远高于依靠燃烧膨胀喷气的化学推进,因此能获得极高的比冲。

霍尔推进器

射频离子推进器

射频离子推进器特点是比冲高、效率高、寿命长,利用射频能量高效产生等离子体,经栅极加速引出,从而产生推力,现已完成鉴定级试验考核。

工作原理:射频离子推力器通过射频天线在放电室内产生交变电磁场,使工质气体电离形成等离子体。这一无电极放电方式是其长寿命的关键。等离子体中的正离子随后被栅极系统(通常由屏栅和加速栅组成)提取并静电加速,高速喷出产生推力。这种将电离和加速过程分离的设计,使得推力器能够实现极为精准的推力控制。

霍尔推进器

吸气式电推进器

针对超低轨(<350公里)飞行器研发了吸气式电推进器,直接利用稀薄大气作为推进工质,有效减少了燃料需求,可实现超低轨飞行器的长期在轨运行。

工作原理:吸气式电推进器的核心在于它能直接利用超低轨道上的稀薄大气(主要成分如氮气、氧气等)作为工质。其工作流程主要分为三步:首先,通过特殊设计的进气装置高效捕获并压缩稀薄的大气粒子;然后,利用等离子体源(如螺旋波电离、介质阻挡放电等)将这些中性气体分子电离,形成等离子体;最后,通过静电场或电磁场加速这些带电粒子,使其高速喷出从而产生推力。整个过程无需燃烧,能量来源于航天器的电源。