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電火箭
用于衛(wèi)星姿態(tài)控制等的設(shè)備
基本信息
| 外文名 | electric rocket |
| 排氣速度 | |
| 適合 | 各種衛(wèi)星的姿態(tài)控制和軌道修正 |
| 特點(diǎn) | 推力小、速度快、操作靈活等 |
電火箭介紹
根據(jù)能源的不同，火箭可分為化學(xué)火箭、電火箭、太陽能火箭和核火箭等。化學(xué)火箭又分為固體火箭、液體火箭和混合推進(jìn)劑火箭，不論何種火箭，它們的工作原理都是通過發(fā)動(dòng)機(jī)噴出高速氣體，由其產(chǎn)生的反作用力推動(dòng)火箭前進(jìn)。
利用電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的火箭（見電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)）。電火箭具有推力小、速度快、操作靈活等特點(diǎn)，適合于各種衛(wèi)星的姿態(tài)控制和軌道修正。歐洲首顆月球探測器“智慧—1號(hào)”上采用的這種新型動(dòng)力裝置，利用高效砷化鎵太陽能帆板把太陽光能轉(zhuǎn)換成電能，并通過特設(shè)結(jié)構(gòu)使部分電能產(chǎn)生電磁場；同時(shí)利用稀有惰性氣體氙氣作為工作介質(zhì)。該新型動(dòng)力裝置在航天器上還是首次使用，它比通常使用的化學(xué)火箭的效率要高出10倍，且需工作介質(zhì)較少，可使航天器攜帶更多的有效載荷。由于太陽能是用之不竭的再生能源，因此它能在太空無重力狀態(tài)下連續(xù)工作幾年時(shí)間。這種動(dòng)力裝置的缺點(diǎn)是產(chǎn)生的推力很小，加速很慢。
電火箭
通常常規(guī)火箭的推力可達(dá)30兆牛，這個(gè)巨大的能量可將成千上萬噸的航天器送入太空。而一般的電火箭，由于電子的質(zhì)量很小，它所產(chǎn)生的推力也就十分微弱，往往只有1／50牛。這種力量在地球上僅能托起一只乒乓球，與常規(guī)火箭相比，顯得非常渺小。
不過，對(duì)于在太空中處于失重狀態(tài)下的航天器來說，這個(gè)微弱的力足以推動(dòng)其前行或移動(dòng)了。1968年，美國首次將一組4個(gè)彼此相差90度的微型電火箭安裝在一個(gè)同步衛(wèi)星上。盡管這些電火箭只能產(chǎn)生很小的推力，但在幾乎沒有什么阻力的太空，它足以保證同步衛(wèi)星的正確運(yùn)行。
電火箭定位的精確度也令人吃驚。歐洲航天局在2000年發(fā)射的6顆衛(wèi)星上，全部采用了電火箭定位技術(shù)，它們在相隔500萬千米的距離上，位置精確度卻達(dá)到了1厘米。如此高精度的技術(shù)的確令人折服。
電火箭按電能的推進(jìn)劑不同，可分為電熱系統(tǒng)、靜電系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)三類。與燃料消耗大、壽命短的化學(xué)火箭相比，使用電能推進(jìn)劑的電火箭幾乎不用擔(dān)心推進(jìn)劑用盡的問題，它可以長時(shí)間地連續(xù)運(yùn)行。另外，電火箭還有能多次啟動(dòng)和控制的優(yōu)點(diǎn)。
電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)介紹
用電能加速工質(zhì)（工作介質(zhì)）形成高速射流而產(chǎn)生推力的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。它與化學(xué)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)不同，能源和工質(zhì)是分開的。電能由飛行器提供，一般由太陽能、核能或化學(xué)能經(jīng)轉(zhuǎn)換裝置得到。工質(zhì)常用氫、氮、氬或堿金屬（銫、汞、銣、鋰等）的蒸氣。電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)比沖高、壽命長（可起動(dòng)上萬次，累計(jì)工作上萬小時(shí)），但推力小于100牛（10公斤力）,適用于航天器的姿態(tài)控制、位置保持和星際航行等。
電火箭推進(jìn)的空間探測器
電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)由電源、電源交換器、電源調(diào)節(jié)器、工質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)和電推力器等組成。電源和電源交換器供給電能；電源調(diào)節(jié)器按預(yù)定程序起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并不斷調(diào)整電推力器的各種參數(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于規(guī)定的工作狀態(tài)。工質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)貯存和輸送工質(zhì)。電推力器將電能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的動(dòng)能，使其高速噴出產(chǎn)生推力。
電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)按工質(zhì)加速方式可分為三種類型：電熱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、靜電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和電磁火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
電熱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
利用電能加熱工質(zhì)（如肼、氨、氫等）使其氣化，經(jīng)噴管膨脹加速、噴出產(chǎn)生推力。電熱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)按加熱方式又可分為電阻加熱式和電弧加熱式兩種。電熱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)比沖為700～1000秒，推力為0.01～0.1牛（約10-3～10-2公斤力）。
靜電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
這種發(fā)動(dòng)機(jī)的工質(zhì)（如汞、銫、氫等）從貯箱經(jīng)過電離室電離成離子，在引出電極的靜電場力作用下加速形成射束。離子射束與中和器發(fā)射的電子耦合形成中性的高速束流，噴射而產(chǎn)生推力。推力通常在(0.5～25)×10-5牛之間，比沖達(dá)8500～20000秒。
電磁火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
利用電磁場對(duì)載流等離子體產(chǎn)生羅倫茨力的原理，使處于中性等離子狀態(tài)的工作介質(zhì)加速以產(chǎn)生推力。其比沖為5000～25000秒。
相關(guān)連接
第一次試飛：1982年l月，我國第一次成功地進(jìn)行了電火箭的空間飛行試驗(yàn)。這次試驗(yàn)成功，標(biāo)志著我國電火箭的研制工作已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新階段，使我國繼美、蘇、日后，有了一種新型空間微推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
發(fā)射電火箭，實(shí)際上是把離子加速器和發(fā)電設(shè)備搬到空間去，所以困難是相當(dāng)大的。我國第一次試飛電火箭成功，說明我國在電火箭的研制中已經(jīng)克服了許多技術(shù)困難，掌握了電火箭的基本規(guī)律。
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