03.03 如何看待我国首款牛级霍尔推力器研制成功?

透明二向箔


从本质上来说,霍尔推力器还是一种离子推进器。但是相较于传统的离子火箭来说,效率高了很多。

看一下离子火箭的结构:

离子火箭的工介一般都是更容易电离的惰性气体,在离子火箭内利用电力、温度或者微波将惰性气体电离形成等离子体,这时在电离腔内就会有原子被分离的原子核(带正电)、电子(带负电)。在离子火箭的末端,放置了网状的金属电极原子核就会在栅机之间由于同性相斥异性相吸的原理进行加速。这时一部分带有正电的原子核就会从网状的栅极缝隙中高速喷出从而形成推力。

所以我们在传统离子火箭上可以看到离子腔体以及后面的加速栅极。同时也可以知道的一点是——传统的电离子火箭都下面这样的喷口:


现在咱们再说说霍尔推力火箭。

我们都知道等离子体是呈现电中性的。因此传统的离子火箭虽然也有很大比冲但是高速的电子流只能通过栅极网的缝隙溢出形成推力。而且一旦过了栅极后,其实还会被静电吸引回到栅极上。这就导致了虽然离子火箭工质消耗很少,但是推力也小得可怜。大约就是几毫牛的推力。


现在看看霍尔推力火箭的结构:

霍尔推力的离子火箭,实际上就是在离子火箭的离子腔内加了一个环形的磁场。这时等离子体本身就是置于磁场范围内了,这有什么用呢?等离子体本身是导电的,在磁场环境下,等离子体本身切割磁力线也会产生电压和电流。这就使得等离子体本身替代了传统离子火箭上的栅极。产生推力的离子流可以毫无阻碍的直接喷射出去。

打个比方,传统的离子火箭其实是风从门缝里面吹出去产生的推力。而利用霍尔效应的离子火箭则是将大门打开了。

也正因为如此,霍尔推力器的推力(比冲)是传统的离子火箭的10倍以上。

当然了由于此磁芯的存在,霍尔推力器的一个主要特征就是这样的:

它的喷射口是环状的。


了解了霍尔推力器的原理,说说咱们的牛级霍尔推力器。人民日报的新闻标题是《大突破!赞就完事了》。当然很多自媒体说的就更没边了,说“俄罗斯专家惊叹中国的霍尔推力器将改变太空规则”……


看到这里大家应该知道是W君一贯的泼冷水时间到了。

我国的霍尔推力器在人民日报的报道内其实写得很客观,核心评价是——“达到了国际先进水平”。并没有写是“国际领先水平”,也没有写是“世界第一”。

本身咱们的这个“霍尔推力器”就是在俄罗斯的SPT-100霍尔推力器的样机基础上完成的。所以说,咱们的“大突破”实际上是实现了这种火箭的“国产化”。

俄罗斯的SPT-100有大小四种型号。最大型号的SPT-100D推力是4.4牛。

咱们的实测推力是1牛。

这个东西咱们还是存在差距的。

不过相信中国制造的功底,一般咱们都是跨国了门槛(大突破)后掌握了原理,就会有质的飞跃。今后4.4牛并不是咱们目标,到时候咱们才是“世界领先”。


但是——咱们在离子火箭的路上还有很长的路途要走,世界上最先进的离子推力器实际上是放射性同位素离子推进器,咱们的离子推进器的比冲是3068秒,放射性同位素离子推进器的比冲是——高达数百万秒。


所以说,我们在目前的研究上仅仅是走了决定性的一小步而已。


军武数据库


霍尔推进器,我国从上世纪九十年代才开始研究,美国也比较晚,当在上世纪九十年代看到霍尔推进器的应用前景以后,从俄罗斯引进了一套成品,拆开研究之后,下定决心开始搞,很快就具有了3牛推力的推进器,再经过持续努力到今天,推力达到了5.4牛。

我们首个霍尔推进器达到1牛,可喜可贺,不同美国,可以拆开了研究,进步结果很扎实,成果喜人。霍尔推进器,不同于传统的化学力,它是运用霍尔效应来实现推力的,应用环境太空探测器的轨道转移的任务。有了比冲大的霍尔推进器,今后卫星不再做得那样大,过去卫星60%的载荷是推进剂,可以加装更多更大的工作载荷,使卫星工作能力和持续能力大为提高。可以获得太阳帆板能力,成为电火箭。所以意义明显,作用积极。

工作原理说起来简单,即是初中物理所学到的霍尔效应,美国物理学家霍尔于1879年发明的,高速电子流通过惰性气体时,会把它变成离子体,在磁场作用于,会有一个反作用力出现,力的方向可用左手定则来判断。说起来简单,做起来难,各国都已研究了几十年,真正完成成熟和突破者,目前只有中美俄三家,我国以前做不了这么大的,其中涉及到的关键技术主要有,大电流空心阴极、轻质小型化加速器、大功率稳定放电等,现在成功的实验,标志应用的成熟。


魂舞大漠


其实,我在30年前的小时候就知道这种东西了,当时叫做“电火箭”,从少年科普读物上看到的。关于霍尔推进器的一些知识,也是从几十年前的这些科普读物看到的。


当时的印象,书里讲的就是电火箭与化学火箭截然不同,推力特别小,但是在卫星和飞船的姿态和轨道调整上有很大用途。



不过,当时的这些科普知识讲的都是西方人的科研成果,要么就是苏联人的。过了这么多年,我们终于可以看到中国自己电火箭的最新成就了。


可以肯定的是,以后的科普读物,以中国产品做主角的会越来越多。(陶慕剑)


陶式防务评论


据相关媒体报道,我国航天科技集团六院801所,研制的我国首款20千瓦大功率霍尔推力器,成功完成点火试验,点火时间累计达8小时,点火次数超过30次;该推力器的成功研发,实现了我国霍尔电推力器推力,从毫牛级正是跨进牛级;试验过程中,推力器点火可靠,运行平稳,工作参数稳定,实测推力1牛,比冲3068秒,效率大于70%,性能指标达到国际先进水平;


据了解,我国研发的这款推力器,在设计中采用了空心阴极中置,磁屏蔽 长寿命等新技术,研制中先后攻克大电流空心阴极,高效热管理,高压大功率稳定放电,轻质小型化加速器等关键技术,具有比冲高,推力大,工作寿命长等等特点,可以为地球静止轨道卫星,中型和重型全电推平台,地球轨道空间运输平台,深空探测器等等 航天器的在轨机动转移,姿态控制和在轨位保等任务,提供高效动力支撑;

实际上,霍尔推力器,最早是在上世纪60年代,由苏联专家莫洛佐夫发明,也就是霍尔推力器的第一代,直到90年代,莫洛佐夫跟另一位专家又研发出了第二代霍尔推力器,成功的优化了磁场强度分布,约束加速的工质;苏联早在1972年发射了一颗“流星-1”气象卫星,就首次应用霍尔推力器;目前,俄罗斯已经将霍尔推力器,安装在几十个俄罗斯空间载荷当中;



美国NASA,看到俄罗斯的霍尔推力器非常好用,于是,美国在90年代,从俄罗斯引进了一套成品,仔细研究之后,美国决定,开始对霍尔推力器展研发,美国很快就研发出了将近3牛推力的霍尔推力器,美国当前的霍尔推力器,最大推力已经超过了5牛,随着我国成功研发出1牛级别的霍尔推力器,使得我国,成为了当今世界 第三个可以独立研发霍尔推力器的国家,虽然与美俄两国的差距还非常大,不过,以我国现有的研发制造能力,当我们跨过1牛级别以后,相信很快就会有重大突破,赶上或超过世界领先水平,应该时间不会很长。



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小柳聊聊兵


最近在我国到中国航天科技集团有限公司研制成功了首款20千瓦大功率的波尔推力器,最近进行了点火实验,点火时间累计达到了8小时,连续点火次数超过了30次,这个推力器的研发成功实现了我国霍尔电推力器的推力从从毫牛级向牛级的跨越。

这种推力器具有推力大,工作寿命长,比冲高,可靠性高的特点,可谓大型的卫星,中型和重型的电推平台,以及深空探测器,太空摆渡车,还有轨道空间运输平台等航天器的轨道机动转移,在轨道位置和姿态控制等任务提供高效动力支撑。这种霍尔推力器最早在上世纪60年代由苏联专家莫罗佐夫发明了第1代,而到了20世纪90年代,他和另一个专家又带来了第2代波尔推力器,进一步优化了磁场强度的分布,约束加速的工质,美国人在上世纪60年代也展开了对霍尔特利器的研究,但是由于种种原因,最后改为支持了离子推力器。

美国最大推力的霍尔推力器功率达到了102千瓦。推力也到了5.4牛,而我国的推力器现在仅仅刚刚达到20千瓦所以和西方国家的推力器还有很大差距,我国自从上世纪90年代初才开始相关研究,现在也刚刚完成了点火实验,如果使用到应用程度才有意义,普洱推力器的推力越大,需要的能耗也越高,配套的ppu如果无法满足需求的话仍将面对有枪无弹的情况。现在我国的霍尔推力器是中等功率的,要提高到美国的那种大功率,依旧需要大量的问题要解决,沃尔推力器的指标除了推力大小之外,最重要的就是比冲。当前我国的护腕推力器比冲依然存在增长空间,所以说我国的这种患儿推力器还处在初级阶段。

现在各个国家都提出了太空争霸的竞赛,不仅美国成立了太空军同时日本也建立了太空军,法国也提出要构建空天部队,各个国家都瞄准了太空。最近最出名的事情就是美国著名的私人航空公司SPACEX,在卡纳维拉尔角发射中心的39号a平台成功将一枚搭载了龙二载人飞船的猎鹰9号运载火箭送上天,在这枚火箭发射成功之后在升空后的一分半内主体开始逐渐解体,猎鹰9号火箭在剩余液体燃料的作用下直接凌空起爆,爆炸产生了巨大的光环,然而这次大爆炸并不是意外事故,而是这个公司自导自演的一个节目,本次任务目的只有一个,那就是对龙二飞船的逃逸系统进行全面测试,意思就是牺牲一颗火箭来试验能不能逃生。由此可见美国民用航空公司的实力也不是一般的强,所以其他国家在航空航天这条路上还有很远的距离要追赶美国。


江淮圣手


尽情打开想象力吧,科幻电影里的最终都会变成现实。

不管人类能不能跑出太阳系,至少跑出地球的束缚却是肯定的答案。

也意味着,人类终于有了选择家园的能力,地球不再是我唯一的选择。

kuoer霍尔推进器加上可控核聚变,殖民火星不再是幻想,而是三五十年可是看见的事情。


神龙大师


连个汽车发动机都研究不明白,你说这玩意儿有人信吗?!不要自己骗自己。


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晋善晋美121


已有高人回答就没我什么事了。


做梦的猪516


还是那句话,重奖之下必有勇夫,研制霍尔推进器也一样!


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