霍爾推進器

霍爾推進器

霍爾推進器中的陷阱電子置於磁場中可電離所攜帶的推進劑。霍爾推進器包括穩態電漿推進器(Stationary Plasma Thruster,SPT,也叫做霍爾效應推進器)和帶陽極層推進器(TAL)兩種。

基本介紹

  • 中文名:霍爾推進器
  • 外文名:Hall thruster
  • 用途:航天航空
  • 釋義:利用磁場產生電場將電離子進行加速的推進器
工作原理,簡介,目的,效果,

工作原理

這種推進器通常使用氫氣、氙氣、氬氣作為推進劑,但這些推進劑並不是通過燃燒來產生動力。通過霍爾效應,推進劑受到電子撞擊而變成離子狀態,這些離子再經過電場的加速之後,然後再中和羽流中的離子,最終能讓噴射出的氣體加速至超過10公里/秒,最快甚至可達80公里/秒。相比之下,火箭發動機產生的氣流速度通常只有2至4公里/秒。

簡介

典型的霍爾推進器的工作原理如圖1所示。交叉電磁場捕獲從陰極發射的電子,電子繞磁力線旋轉並在放電區內作角向漂移,此角向漂移的電子電流稱為霍爾電流。而角向漂移是交叉的徑向磁場與軸向電場作用的結果(即霍爾效應)。這便是霍爾推進器得名的原因。角向漂移電子與通過陽極進入環形放電室的推進劑分子發生碰撞後電離,形成電漿,其中離子在電磁場的作用下沿軸向加速,並高速噴出,從而產生推力。
磁場產生的電場將帶電離子進行加速,形成電漿射流,以此推動飛船前進。這個方法將為長期任務提供更高效安全的推進系統。除了用於小行星任務,新的推進系統也將套用於在火星建立基地、向太空發射大量貨物等任務中。
霍爾推進器
圖1
霍爾推進器
工作原理圖

目的

為了完成在2020年首次改變小行星軌道的任務,美國宇航局格倫研究中心的工程師將對現有的推進器進行改進。這個任務將對諸如為太空人進入深空(如火星)而研發的先進太陽能推進系統(SEP)等功能進行測試。

效果

SEP上使用了霍爾推進器,其所耗燃料將不到現有化學火箭的十分之一。在最近的測試中,格倫研究中心噴氣推進實驗室的工程師利用格倫真空室模擬真實的太空環境,並成功研製出了更高效、更長壽命、更大功率的新型霍爾推進器。電子推進系統主任丹·赫爾曼表示,新型推進器比舊型號的效率提高了50%,功率能達到之前的三倍。

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