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第五二九章 離子推進器
作者︰赫墨 下載︰大礦主TXT下載
    不過要研發離子推進器,需要的資金可不是一個小數目,無論是加州理工學院還是naa,都無法獨力承擔這項研發。加州理工學院是一所私立大學,雖然在近四年中連續位居全美大學第一位,但要是讓它拿出十幾億乃至幾十億美元的研發資金來研發這項離子推進器技術,那也是不可能的。

    至于naa就更別說了,作為美國政府下轄的一個政府部門,naa每年的預算都是有著極為嚴格的限定的,說個毫不夸張的話,在naa,甚至就連一根曲別針,都是有預算的。

    因此,要想指望這兩個噴氣推進實驗室的直屬領導掏出一筆巨資來研發這種最為先進的發動機技術,顯然是不可能的。

    不過作為一個半官方辦私立的實驗室,噴氣推進實驗室在某些方面還是有著比較獨力自主的權力的。正是因為如此,施密茨博士才能夠讓星空探索公司和噴氣推進實驗室成功的進行合作,星空探索公司有的是錢,而噴氣推進實驗室則有技術,兩者之間的合作無疑是一個雙贏的結果。

    財大氣粗的星空探索公司在唐風的支持下,在施密茨博士的帶領下,在噴氣推進實驗室技術的支持下,僅僅用了多半年的時間,就成功的在技術上取得了突破性的進展。

    要知道,當年的深空1號的離子推進器直徑只有304毫米,而2007年9月27日從佛羅里達州肯尼迪航天中心發射升空,計劃耗資3.57億美元,第一個探測小行星帶的人類探測器,也是第一個先後環繞谷神星與灶神星這兩個體積最大的小行星的人類探測器——“黎明號”探測器,上面應用的離子推進器直徑也不過才408毫米而已。

    離子推進器的工作原理說白了其實很簡單,這種發動機就是將電能和氙氣轉化為帶正電荷的高速離子流,金屬高壓輸電網對離子流施加靜電引力,離子流獲得加速度,加速後的離子使推進器推動航天器前進。

    人類在掌握了可控核聚變技術之前。太空飛船的動力只能采用氧化劑和還原劑為原料,因為在太空中飛船是靠“變質量運動原理”取得動力的。即飛船作為封閉系統,有物質噴出系統外(燃料燃燒噴出),由飛船質量減少而換取速度增加的“力”。姿態調整、變軌。都靠這樣的“力”。

    可無論是電能還是熱能,在太空中都無法為飛船提供行動的動力,因此即便是核反應堆搬上飛船,也只能是讓飛船獲得足夠多的電力,但卻是無法讓飛船獲得前進的動力的。

    不過一旦離子推進器技術取得了突破性的進展。那麼電推動技術就可以成功的讓飛船獲得動力了。相比于傳統的化學推動方式,這種僅僅需要強大的電流和少量的氙氣就可以形成推力的發動機,無疑要先進了許多。

    使用這種發動機,航天器上只要能夠保持有足夠的電以及氙氣,那麼在理論上就可以形成源源不斷的推動力,推動航天器不斷的前進。

    不過,在離子推進器取得技術性突破之前,之前應用的離子推進器缺點太明顯了,不管是深空1號還是黎明號用的離子推進器,推力都很小。在地球上,這種離子推進系統只能吹得動一張紙!因此,目前這種離子推進器還無法使太空船脫離地表,只有到達外太空的失重狀態下,這種離子推進器才能夠推動不到一千公斤中的航天器進行加速,但也需要很長的時間進行加速才可以。

    但同樣,離子推進器的優點確實是毋庸置疑的。傳統的火箭是通過尾部噴出高速的氣體實現向前推進的,離子推進器也是采用同樣的噴氣式原理,但是它並不是采用燃料燃燒而排出熾熱的氣體,它所噴出的是一束帶電粒子或是離子。它所提供的推動力或許相對較弱。但關鍵的是這種離子推進器所需要的燃料要比普通火箭少得多。只要離子推進器能夠長期保持性能穩定,它最終將能夠把太空飛船加速到更高的速度。

    最關鍵的是,使用離子推進器,消耗的燃料要比傳統的化學推進方式減少最少80%。舉個例子。現在華夏的東方紅4號衛星平台上有兩個1400升的化學儲劑箱,這里面的燃料主要是衛星用來變軌的。而用了離子電推進之後可以節省燃料80%以上,同時,衛星的自身重量也大大降低,現在一顆通訊衛星大概重量是4.8噸,用了這種技術自身重量就減為了1.8噸。那麼空出來的空間就可以把它利用起來。比如現在星上只有56台轉發器,節省下來的空間就可以人們把它增加到100台,一個轉發器產生的價值大約是100萬美元。也就是說以後一顆用離子電推進系統的衛星,上面的科學儀器是現在的兩倍。

    另外,要進行深空探索,航天器要飛行的距離都會很長,因此如果用化學燃料,火箭和衛星上大部份的位置將會被燃料所佔據,那麼相應的科學探測儀器將會減少很多,而且化學燃料成本也非常高。而在使用離子電推進系統之後,因為它的比沖是化學燃料的10倍,且需要的工作介質少,因此它能在太空無重力狀態下連續工作幾年時間。naa計算過運用離子電推力的探測器到達土星的飛行時間只需要3年,而傳統航天器則要花費7年的時間。

    因此無論從哪方面來考慮,要進行深空探索,離子推進器都是必不可少的一項關鍵技術。

    而現在,在噴氣推進實驗室和星空探索公司的合力下,離子推進器的直徑終于是取得了突破性的進展。別看這種新型離子推進器的直徑僅僅增加了五百毫米,但獲得推力卻是比黎明號上涌的那台離子推進器要大出七倍來,因此這種新型的離子推進器現在已經具備了應用在深空探索航天器上的條件。(未完待續。)</p>



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