获得29.56毫牛推力!日本隼鸟2号离子引擎成功点火开始返回地球

离子推进是下一代深空探测的理想推进方式。在距离地球2.56亿公里

外的深空,一艘人类探测器成功点亮它的离子推进器,伴随着淡蓝色的火焰驶向地球。这就是日本的隼鸟2号小行星探测器。

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隼鸟2号与2014年12月3日在日本种子岛宇宙中心由三菱重工H2A火箭成功发射升空,开始向名为“龙宫”的小行星进发。经过了4年的跋涉,隼鸟2号抵达龙宫,并于2018年9月21日和10月3日分别释放了三枚探测器。


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与以往的小行星巡视器不同,隼鸟2号的探测器并非用轮子移动,而是像青蛙一样使用跳跃的方式在小行星上移动。拿先行着陆的MINERVA-II-1的两台圆柱巡视器为例,其主要动力来源是内部飞轮产生的力矩,巡视器可以通过调整力矩的大小及方向控制巡视器的移动情况。

这两枚18厘米宽7厘米高的探测器每次跳跃需要15分钟,每次最高移动15米。

之所以使用这样的运动方式,主要还是因为龙宫星的重力实在太过微弱,轮子转动产生的震动可能就会让探测器悬浮,以至于无法移动,还不如干脆就用跳的有效。


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在次年2月22日,隼鸟2号成功着陆龙宫星。而在4月,恢复轨道的隼鸟2号向小行星投放了一枚金属撞击器,其在半空中引爆炸药,将底部重约2公斤的铜板压缩为一枚“炮弹”高速撞击龙宫星,造成了一个10米宽的撞击坑。为了保护本体免受伤害,在投放完撞击器后,隼鸟2号本体拔腿就跑,只留一个DCMA3相机记录爆破过程。

11月13日,隼鸟开始启程返回地球,并在18日脱离龙宫星的引力,预计在2020年12月抵达地球并降落在澳大利亚。


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隼鸟2号总共携带有16枚推进器,其中4枚为离子推进器,除去1枚备用推进器外,总共有3台离子推进器在返航过程中投入工作。

与传统化学推进器不同,离子推进器通过微波将氙气转化为等离子,并制造电压让离子喷出产生推力。不过由于推力微弱,隼鸟2号三台发动机全开也只能获得29.56毫牛的推力,按照地球重力加速度计算,推力约为2.8g。需要长时间运转才能获得足够的速度。


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可以说,离子推进是未来人类走向星辰大海所必不可少的发动机技术。我国也在2019年发射的灵鹊1A和实践20号上搭载了等离子电推系统。

中科院科学家表示,离子推进系统对人类航天至关重要,未来飞船达到万吨级别时,等离子发动机将占到总质量的一半,喷射火焰将达到十万公里,能照耀整个天空。

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