TA的每日心情 | 衰
2019-1-27 20:07 |
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本帖最后由 橘子和枪 于 2016-1-16 18:47 编辑
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1 w; N1 ?# ~% T5 n! S' F$ \# Z首先转发一个新闻：8 p# D8 t& o) g1 S3 Z
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看了半天，似乎大家对电推进似乎不太了解，正好本人狼狼一只狗以前跟一些搞电推进的一起有过一些交流，聊一下关于电推进的不靠谱的科普。 y* P2 D( L( x. \
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1. 为什么电推进) y. q7 F7 Q6 {- x
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众所周知，虽然常常说太空中是真空，但是实际上太空中还是有空气的，同时太空中还有各种各样的干扰存在，因此如果不想办法经常补充点原力，则用不了多久卫星就会脱离轨道，甚至掉下来（轨道保持）。另一方面卫星也需要时不时的上别的地儿去串串门，比如老美就特别关心毛子晚上睡觉睡得好不好，因此也需要有些动力动动（变轨）。另外卫星也经常需要扭扭腰，把天线的方向对准地球，不然的不知道天线会冲向哪儿，要是天线的方向对到了月亮上，则你在地面怎么喊都听不见了（姿态控制）。7 W# A3 I1 q5 V5 `! F. _
好消息是由于太空中的阻力非常小，只要毫牛级的推力就够了，如果实在觉得不够不可多开一会儿，速度总能慢慢的加起来的。
' k0 W; ]$ Y. D1 e+ g% K一开始卫星上面是没有这些玩意儿的，美苏为了抢先把卫星送上天，当然星上的设备越少越好，设备越少可靠性越高，当时的想法是只要把卫星扔上天就行。比如美国的第一颗卫星跟一个橄榄球差不多大，几乎什么也没有。当然也不需要这些劳什子了。
* u% a; ^( y2 ^- l/ V把卫星送上天后，就得考虑姿态控制问题了，一开始采用的是压缩气体，因为简单，只需要一个阀门就行了，需要说明的是用的不一定是空气，也可能是别的某种气体。这种方案时间现在也还有用的，比如航天员的出舱宇航服也用这个玩意儿。
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喷气推进
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不过由于压缩气体的工作时间有限，因此在天上能工作的时间比较短，几下下就会用完了，然后卫星就又会自由飞了， WALLE就变成了太空陨石了。
( f0 ^3 }$ R0 {为了让卫星在天上能多溜达几天，人们就改用了化学火箭。这样卫星在天上的工作时间则可以大大延长了，从数月增加到数年。( ]+ R' T& S& B) v
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8 x1 b D! C: V- k化学火箭0 A0 d1 m" u) }6 m) Y# K$ ~
' H; W0 V$ H: f/ [4 G9 k, w为了进一步增加卫星在天上的工作时间，上时间50-60年代，美苏开始了电推进的研究。
* V/ l" o8 n2 c( ?" O/ w" J/ g简单的说，为了在太空中推进，需要(一)工质，（二）能量。分析压缩空气和化学火箭的工作原理，可以认为这两种方式都需要卫星自己把工质和能量背上天的，而航天领域有一句口号“为减轻一克重量而奋斗”，因此卫星悲伤天的工质注定有限，这注定这两种方式的工作时间都不会太长。+ e' ^! l8 C6 B* D! P2 ~4 Q
因此要想提高卫星的工作时间，则需要在太空中解决这两个问题。由于太空中空气的密度太低，试图在太空之捕获物质作为工质不太靠谱，因此工质还得自己背上去，如果能够在太空中为卫星补充能量的话，则可以大大增加同样重量工质的工作时间，用本行业的黑话来说，叫做“比冲”，即单位工质产生单位推力的时间。! ]: t1 f! l. { A3 _% L- [
而在太空中最容易获取的能量则是电能，可以通过核反应堆或者太阳能电池板来获得。0 X8 p7 F! K# d3 C
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% {5 ?/ G$ T+ R; V6 k8 X太阳能电池
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然后想办法把电能加入到工质中。为了把电能加入到工质中，一种方案可以直接用电加热工质，产生高温高压的气体喷射出去，这种方案最简单，但是效率太低，其比冲和化学火箭差不多，用的非常少。# d+ g \9 h* @8 p
另外一种方案则是想办法让工质电离，产生离子或等离子，然后用电场或磁场中加速工质，从而产生推力，即所谓电火箭或者电推进。这种方案的性能比前面的方案有了长足进步，其重要的关键指标如比冲由数百秒增加到了数千秒，增加了10倍以上，从而卫星在轨的工作时间也可增加数倍。9 u3 h: ]7 U# b0 l3 \
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$ [* t; ]5 F4 Q5 e3 A3 t2 F性能比较
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目前应用较广泛电推进技术大致有老美的离子推进器或者老毛子的等离子推进器，前者是用电场加速离子，而后者是用磁场加速等离子体，当然考虑到电磁不分家，这种说法很不严格。
. |* K; a* F' G% i9 ~这两种发动机的性能差不太多。在50-60年代大家在研究点推进的时候，各种方案都在研究，只不过老美是把离子发动机先送上了天，而老毛子则是把等离子发动机先送上了天，由于航天的市场太小，基本上无法容纳两个性能基本相同的产品，另一个方案就自然死亡了，于是形成了老美的离子发动机派和毛子的等离子发动机。
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$ E; S; q7 `% `' d' g3 ~离子发动机
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等离子霍尔推进器; ^, N) N, ?3 z" }# V
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据不可靠八卦，毛子的等离子发动机的发明人莫罗佐夫完成等离子发动机后，为了争夺上天机会，和另外几个设计局狠斗了一把，最后莫罗佐夫赢了，基本占领了毛子的电推进的市场，而另外几个设计局就没有然后了。4 Y' Y- J' {2 M* M2 k7 m* h8 Z
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1 C# ]! a5 F) l0 ?) L# r( N3 C& S阿列克谢-莫罗佐夫（Алексея Морозова）
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设计局50周年
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: ]1 ?+ _! W' U" l+ R(喝水去了，坑不深赶紧跳吧) |
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雷达卡
发表于 2016-1-16 02:37:47
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