膠體推進器（）是電推進的一種，屬於電推進中的靜電推進。
基本介紹
- 中文名：膠體推進器
- 外文名：Colloid Thruster
- 屬性：屬於電推進中的靜電推進
- 特點：比沖高
- 套用範圍：適合於對微衛星
原理及組成,特點,發展歷史,
原理及組成
膠體推進器（Colloid Thruster）是電推進的一種，屬於電推進中的靜電推進。它的原理和場發射離子推進器（FEEP）非常相似，不採用氣相電離，而是利用靜電場從液態的推進劑中分離出帶電的離子或顆粒，再用靜電場把它們加速噴射出去。不同的是FEEP分離的是液態金屬中的離子，而膠體推進器分離的是非金屬溶膠中的亞微米尺度的帶電顆粒。
源發射極顯微鏡照片(毛細管半徑15微米)
源發射極顯微鏡照片(毛細管半徑15微米)有必要區分膠體微推進器和膠體化學推進器，某些時候膠體推進器指的是膠體化學推進器，它是介於使用液體推進劑和固體推進劑之間的火箭推進器，它和大型火箭的推進器只有推進劑上的不同；而這裡特製膠體微推進器，屬於電推進。
膠體是物質的一種分散狀態，不論在任何物質，只要以1-100nm之間的粒子分散於另一物質中時，就成為膠體。分散質粒子直徑小於1nm的稱為溶液，分散質粒子直徑大於100nm的稱為懸濁液、乳濁液。由於溶膠膠核常常選擇性地吸附作為穩定劑的某種離子，而使其表面帶有電荷。溶膠膠核總是選擇吸附與其組成相類似的離子。例如Fe(OH)3溶膠，其膠核吸附穩定劑FeO+Cl-中的FeO+而帶正電荷。
泰勒錐
泰勒錐推進劑在一個毛細管中，毛細管接高電勢，稱作發射極，正對毛細管口有一個抽取極，接低電勢，推進劑在電場的作用下向管口外伸出，形成一個錐形，稱為泰勒錐（Taylor Cone），錐頂半角為49.3°。在這個由推進劑形成的錐面上，電勢是相等的。電壓達到一定程度的時候，錐頂的推進劑形成一股射流，向抽取極方向噴射出去，射流由帶正電的小液滴組成，直徑約在幾十個納米。射流通過抽取極後，繼續在抽取極和加速極之間被加速，從推進器出口噴射出去。同時，有一個中和器發射電子對噴出的帶正電的液滴進行中和。
在泰勒錐頂射出的射流有可能是離子，也可能是帶電的小液滴，也可能是兩者的結合。這對推進器性能有一定的影響，一般認為，如果射出離子，會降低射流帶電量和質量的比值，從而降低推進器的比沖。
特點
膠體推進器具有一般電推進的特點：1、比沖高，可通過節約推進劑的使用量而降低發射成本或增加有效載荷的比重；2、推進引起的振動小，點火期間對太空飛行器振動干擾小；3、對太空飛行器的控制精度高；4、壽命長。
膠體推進器的特點在於小，膠體推進器可提供微牛級推力，比沖較高，效率高，功率小，約在0.01瓦到幾瓦的範圍內，推進器質量小，膠體推進器工作電壓在1KV到3KV左右，不是很高。
膠體推進器的推進部分沒有機械運動部件，但是在推進劑供給系統中可能出現微機械部件，例如清華大學研製的膠體推進器使用了微薄膜泵來提供推進劑，這可能會影響到膠體推進器的壽命。但是由於膠體推進器使用的是液體推進劑，也不需要將其加熱到氣態，所以總的來講它的推進劑儲存和供給還是比較簡單的。
與霍爾推進器或離子推進器相比，膠體推進器的壽命更長。
膠體推進器屬於靜電式電推進器，因此具有靜電式推進的一些特點，例如需要加裝中和器，需要考慮羽流污染問題等。
總的來說，由於膠體推進器的推力小，功率小，質量小，因此適合於對微衛星、納衛星等微小衛星的控制。膠體推進器的技術還未成熟，但是從長遠看來，這是一種很有潛力，能夠被廣泛使用的推進器。
發展歷史
1917年，有科學家發現在給予一定的流量和電壓後，在毛細管口的液體會形成一個錐狀凸起。直到1964年，這個錐形結構才首次被泰勒賦予理論上的解釋。他發現有良好導電性能的液體會形成一個錐形的等電勢面，錐形的產生是因為電場力和液體的表面張力互相平衡的而導致的。他計算出的這個錐的錐頂半角為49.3°，並且通過實驗進行了證實，於是這個錐也被稱為泰勒錐。但是他的理論無法解釋為何會有射流從錐頂射出。與此同時，美國開始研究膠體推進器，但那時的膠體推進器的目標是預期成為太空飛行器的主推進器，需要很高的推力密度，所以它的工作電壓很高，為KV級，這使得他無法同電壓較低的離子推進器相競爭。隨著阿波羅時代的結束，對這種膠體推進器的研究也逐漸減少，在70年代以後基本上就停止了。
箱式膠體推進器
箱式膠體推進器1989年，有研究發現有機大分子可以從泰勒錐中完整的分離出來，90年代以後，隨著小衛星的發展和對控制精度要求的提高，膠體推進器的研究重新活躍起來。科學家們對泰勒錐，射流，以及錐頂結合部分進行了研究，但是對於膠體推進器中發生噴射的原理及其複雜性還不能完全認識。因此在研究膠體推進器的過程中，主要是通過大量實驗積累數據來尋找規律。
膠體推進器已經做出實物，2005年BUSEK公司的膠體推進器將搭載在美國ST7衛星上進行飛行試驗。2006年，還將搭載在NASA和歐空局合作的smart2 上進入太空進行飛行試驗。
