《空間碎片發動機加速機理研究》是依託清華大學，由李京陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：空間碎片發動機加速機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：李京陽
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
本項目提出空間碎片發動機的新概念和一種空間碎片恥乎符清理的新方式。立足於尺度小於10cm的空間碎片清理工作。將捕獲到的空間碎片通過機械方式分解後，使用球磨等物理方式將碎片粉碎到一定細度，並通過電子束充電方式使粉末帶電。帶電粉末在串列式靜電粉末加速器中加速後高速噴出，為空間碎片清理軌道器變軌飛行提供足夠動力。這些帶電粉末將在太陽風及地球磁場的作用下飄離地球周圍。一方面，清理了地球周圍的空間碎片，為人類可持續地利用空間環境提供了保障，另一方面，為太空飛行器獲得動力提供了足夠的工質，延長了清理器的在軌壽命和飛行距離，提高了單次發射的工作效率。此外，由於太空飛行器不需要攜帶大量的燃料，可持續的空間燃料供應，也將為小行星探測和行星際航行提供更好的思路。
由於人類日益頻繁的空間活動，空間碎片數量日益增葛戒淚多，對在軌太空飛行器安全構成了嚴重的威脅。如果放任其發展，空間中將有可能發生災難性的雄牛院煉凱斯勒效應，多數在軌太空飛行器將在空間碎片的鏈式破壞中損毀，給各國經濟，軍事，民用等各領域造成極大的災難。目前，各國航天機構都建立起了地基監測網路，對可能的空間碎片碰撞事件進行預警。本項目所提出的空間碎片發動機，立足於使用捕獲到的空間碎片，轉化為發動機可用的推進劑。在完成碎片清理目標的同時，獲得可持續的動力來源，延長了清理器的工作壽命。本報告是空間碎片發動機的預研報告，主要針對空間碎片制粉的方法進行研究，提出使用球磨儀對金屬樣本進行研磨。使用轉刀式粉碎機對非金屬材料進行粉碎。通過實驗發現，大部分金屬樣品在球磨機的研磨作用下，多數粉末粒徑達到微米量級，少數大顆粒需經過篩分再研磨來實現粉末大小的均一性。本項目同時研究了粉末推進的三種方式，即靜電推進，帶電磁推進和雷射推進。詳細分析了三種推進方式的優缺點，並進行了比較。雷射推進是一種結構簡單，設計簡便，對於物料品相要求不高的推進方式，符合空間碎片發動機的工作環境要鞏櫃求。因此，我院姜采們在項目中戀習膠求通過實驗詳細研究了粉末雷射推進的可行性，初步量化地測量了空間碎片粉末雷射推進比沖的大小，並分析了空間碎片粉末種類和粒徑大小對比沖的影響。空間碎片發動機雖然起源於空間碎片清理任務，但是可員甩甩持續，低標準的推進劑供應，也將為小行星探測，行星際航行等任務提供更好的思路。
