03.03 如何看待我國首款牛級霍爾推力器研製成功?

透明二向箔


從本質上來說,霍爾推力器還是一種離子推進器。但是相較於傳統的離子火箭來說,效率高了很多。

看一下離子火箭的結構:

離子火箭的工介一般都是更容易電離的惰性氣體,在離子火箭內利用電力、溫度或者微波將惰性氣體電離形成等離子體,這時在電離腔內就會有原子被分離的原子核(帶正電)、電子(帶負電)。在離子火箭的末端,放置了網狀的金屬電極原子核就會在柵機之間由於同性相斥異性相吸的原理進行加速。這時一部分帶有正電的原子核就會從網狀的柵極縫隙中高速噴出從而形成推力。

所以我們在傳統離子火箭上可以看到離子腔體以及後面的加速柵極。同時也可以知道的一點是——傳統的電離子火箭都下面這樣的噴口:


現在咱們再說說霍爾推力火箭。

我們都知道等離子體是呈現電中性的。因此傳統的離子火箭雖然也有很大比衝但是高速的電子流只能通過柵極網的縫隙溢出形成推力。而且一旦過了柵極後,其實還會被靜電吸引回到柵極上。這就導致了雖然離子火箭工質消耗很少,但是推力也小得可憐。大約就是幾毫牛的推力。


現在看看霍爾推力火箭的結構:

霍爾推力的離子火箭,實際上就是在離子火箭的離子腔內加了一個環形的磁場。這時等離子體本身就是置於磁場範圍內了,這有什麼用呢?等離子體本身是導電的,在磁場環境下,等離子體本身切割磁力線也會產生電壓和電流。這就使得等離子體本身替代了傳統離子火箭上的柵極。產生推力的離子流可以毫無阻礙的直接噴射出去。

打個比方,傳統的離子火箭其實是風從門縫裡面吹出去產生的推力。而利用霍爾效應的離子火箭則是將大門打開了。

也正因為如此,霍爾推力器的推力(比衝)是傳統的離子火箭的10倍以上。

當然了由於此磁芯的存在,霍爾推力器的一個主要特徵就是這樣的:

它的噴射口是環狀的。


瞭解了霍爾推力器的原理,說說咱們的牛級霍爾推力器。人民日報的新聞標題是《大突破!贊就完事了》。當然很多自媒體說的就更沒邊了,說“俄羅斯專家驚歎中國的霍爾推力器將改變太空規則”……


看到這裡大家應該知道是W君一貫的潑冷水時間到了。

我國的霍爾推力器在人民日報的報道內其實寫得很客觀,核心評價是——“達到了國際先進水平”。並沒有寫是“國際領先水平”,也沒有寫是“世界第一”。

本身咱們的這個“霍爾推力器”就是在俄羅斯的SPT-100霍爾推力器的樣機基礎上完成的。所以說,咱們的“大突破”實際上是實現了這種火箭的“國產化”。

俄羅斯的SPT-100有大小四種型號。最大型號的SPT-100D推力是4.4牛。

咱們的實測推力是1牛。

這個東西咱們還是存在差距的。

不過相信中國製造的功底,一般咱們都是跨國了門檻(大突破)後掌握了原理,就會有質的飛躍。今後4.4牛並不是咱們目標,到時候咱們才是“世界領先”。


但是——咱們在離子火箭的路上還有很長的路途要走,世界上最先進的離子推力器實際上是放射性同位素離子推進器,咱們的離子推進器的比衝是3068秒,放射性同位素離子推進器的比衝是——高達數百萬秒。


所以說,我們在目前的研究上僅僅是走了決定性的一小步而已。


軍武數據庫


霍爾推進器,我國從上世紀九十年代才開始研究,美國也比較晚,當在上世紀九十年代看到霍爾推進器的應用前景以後,從俄羅斯引進了一套成品,拆開研究之後,下定決心開始搞,很快就具有了3牛推力的推進器,再經過持續努力到今天,推力達到了5.4牛。

我們首個霍爾推進器達到1牛,可喜可賀,不同美國,可以拆開了研究,進步結果很紮實,成果喜人。霍爾推進器,不同於傳統的化學力,它是運用霍爾效應來實現推力的,應用環境太空探測器的軌道轉移的任務。有了比衝大的霍爾推進器,今後衛星不再做得那樣大,過去衛星60%的載荷是推進劑,可以加裝更多更大的工作載荷,使衛星工作能力和持續能力大為提高。可以獲得太陽帆板能力,成為電火箭。所以意義明顯,作用積極。

工作原理說起來簡單,即是初中物理所學到的霍爾效應,美國物理學家霍爾於1879年發明的,高速電子流通過惰性氣體時,會把它變成離子體,在磁場作用於,會有一個反作用力出現,力的方向可用左手定則來判斷。說起來簡單,做起來難,各國都已研究了幾十年,真正完成成熟和突破者,目前只有中美俄三家,我國以前做不了這麼大的,其中涉及到的關鍵技術主要有,大電流空心陰極、輕質小型化加速器、大功率穩定放電等,現在成功的實驗,標誌應用的成熟。


魂舞大漠


其實,我在30年前的小時候就知道這種東西了,當時叫做“電火箭”,從少年科普讀物上看到的。關於霍爾推進器的一些知識,也是從幾十年前的這些科普讀物看到的。


當時的印象,書裡講的就是電火箭與化學火箭截然不同,推力特別小,但是在衛星和飛船的姿態和軌道調整上有很大用途。



不過,當時的這些科普知識講的都是西方人的科研成果,要麼就是蘇聯人的。過了這麼多年,我們終於可以看到中國自己電火箭的最新成就了。


可以肯定的是,以後的科普讀物,以中國產品做主角的會越來越多。(陶慕劍)


陶式防務評論


據相關媒體報道,我國航天科技集團六院801所,研製的我國首款20千瓦大功率霍爾推力器,成功完成點火試驗,點火時間累計達8小時,點火次數超過30次;該推力器的成功研發,實現了我國霍爾電推力器推力,從毫牛級正是跨進牛級;試驗過程中,推力器點火可靠,運行平穩,工作參數穩定,實測推力1牛,比衝3068秒,效率大於70%,性能指標達到國際先進水平;


據瞭解,我國研發的這款推力器,在設計中採用了空心陰極中置,磁屏蔽 長壽命等新技術,研製中先後攻克大電流空心陰極,高效熱管理,高壓大功率穩定放電,輕質小型化加速器等關鍵技術,具有比衝高,推力大,工作壽命長等等特點,可以為地球靜止軌道衛星,中型和重型全電推平臺,地球軌道空間運輸平臺,深空探測器等等 航天器的在軌機動轉移,姿態控制和在軌位保等任務,提供高效動力支撐;

實際上,霍爾推力器,最早是在上世紀60年代,由蘇聯專家莫洛佐夫發明,也就是霍爾推力器的第一代,直到90年代,莫洛佐夫跟另一位專家又研發出了第二代霍爾推力器,成功的優化了磁場強度分佈,約束加速的工質;蘇聯早在1972年發射了一顆“流星-1”氣象衛星,就首次應用霍爾推力器;目前,俄羅斯已經將霍爾推力器,安裝在幾十個俄羅斯空間載荷當中;



美國NASA,看到俄羅斯的霍爾推力器非常好用,於是,美國在90年代,從俄羅斯引進了一套成品,仔細研究之後,美國決定,開始對霍爾推力器展研發,美國很快就研發出了將近3牛推力的霍爾推力器,美國當前的霍爾推力器,最大推力已經超過了5牛,隨著我國成功研發出1牛級別的霍爾推力器,使得我國,成為了當今世界 第三個可以獨立研發霍爾推力器的國家,雖然與美俄兩國的差距還非常大,不過,以我國現有的研發製造能力,當我們跨過1牛級別以後,相信很快就會有重大突破,趕上或超過世界領先水平,應該時間不會很長。



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小柳聊聊兵


最近在我國到中國航天科技集團有限公司研製成功了首款20千瓦大功率的波爾推力器,最近進行了點火實驗,點火時間累計達到了8小時,連續點火次數超過了30次,這個推力器的研發成功實現了我國霍爾電推力器的推力從從毫牛級向牛級的跨越。

這種推力器具有推力大,工作壽命長,比衝高,可靠性高的特點,可謂大型的衛星,中型和重型的電推平臺,以及深空探測器,太空擺渡車,還有軌道空間運輸平臺等航天器的軌道機動轉移,在軌道位置和姿態控制等任務提供高效動力支撐。這種霍爾推力器最早在上世紀60年代由蘇聯專家莫羅佐夫發明了第1代,而到了20世紀90年代,他和另一個專家又帶來了第2代波爾推力器,進一步優化了磁場強度的分佈,約束加速的工質,美國人在上世紀60年代也展開了對霍爾特利器的研究,但是由於種種原因,最後改為支持了離子推力器。

美國最大推力的霍爾推力器功率達到了102千瓦。推力也到了5.4牛,而我國的推力器現在僅僅剛剛達到20千瓦所以和西方國家的推力器還有很大差距,我國自從上世紀90年代初才開始相關研究,現在也剛剛完成了點火實驗,如果使用到應用程度才有意義,普洱推力器的推力越大,需要的能耗也越高,配套的ppu如果無法滿足需求的話仍將面對有槍無彈的情況。現在我國的霍爾推力器是中等功率的,要提高到美國的那種大功率,依舊需要大量的問題要解決,沃爾推力器的指標除了推力大小之外,最重要的就是比衝。當前我國的護腕推力器比衝依然存在增長空間,所以說我國的這種患兒推力器還處在初級階段。

現在各個國家都提出了太空爭霸的競賽,不僅美國成立了太空軍同時日本也建立了太空軍,法國也提出要構建空天部隊,各個國家都瞄準了太空。最近最出名的事情就是美國著名的私人航空公司SPACEX,在卡納維拉爾角發射中心的39號a平臺成功將一枚搭載了龍二載人飛船的獵鷹9號運載火箭送上天,在這枚火箭發射成功之後在升空後的一分半內主體開始逐漸解體,獵鷹9號火箭在剩餘液體燃料的作用下直接凌空起爆,爆炸產生了巨大的光環,然而這次大爆炸並不是意外事故,而是這個公司自導自演的一個節目,本次任務目的只有一個,那就是對龍二飛船的逃逸系統進行全面測試,意思就是犧牲一顆火箭來試驗能不能逃生。由此可見美國民用航空公司的實力也不是一般的強,所以其他國家在航空航天這條路上還有很遠的距離要追趕美國。


江淮聖手


盡情打開想象力吧,科幻電影裡的最終都會變成現實。

不管人類能不能跑出太陽系,至少跑出地球的束縛卻是肯定的答案。

也意味著,人類終於有了選擇家園的能力,地球不再是我唯一的選擇。

kuoer霍爾推進器加上可控核聚變,殖民火星不再是幻想,而是三五十年可是看見的事情。


神龍大師


連個汽車發動機都研究不明白,你說這玩意兒有人信嗎?!不要自己騙自己。


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晉善晉美121


已有高人回答就沒我什麼事了。


做夢的豬516


還是那句話,重獎之下必有勇夫,研製霍爾推進器也一樣!


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