氙氣在空間/衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時間:2023-06-25 10:38:25【大
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氙氣在空間/衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
用于衛(wèi)星發(fā)射的離子發(fā)動機(jī)和離子漿推進(jìn)器使用燃料氙氣,由于氙氣重量和密度很重,重量約是空
氣的4.5 倍重,主要用作衛(wèi)星的軌道位置保持和機(jī)動控制。
在離子發(fā)動機(jī)磁腔的尾部,有一對分別帶正電荷和負(fù)電荷的金屬網(wǎng),正電荷和氨離子產(chǎn)生的強(qiáng)大電
磁推力把缸離子高速(約100 OOOkm/h )噴射出去,并因此產(chǎn)生反沖力推動飛行器向前運(yùn)動。它的推
力比化學(xué)燃料發(fā)動機(jī)要小得多,但是它可以長時間運(yùn)轉(zhuǎn)幾個月甚至幾年,所以,飛行器最終獲得的速度
可達(dá)化學(xué)燃料發(fā)動機(jī)所能達(dá)到的10倍。
氙氣的非冷凝性質(zhì),使離子火箭發(fā)動機(jī)幾乎可以立即起動或關(guān)機(jī),簡化配電系統(tǒng)和絕緣器設(shè)計(jì)。
氙作為推進(jìn)劑有以下優(yōu)點(diǎn):無污染,不與航天器表面材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。無毒,不會污染空間環(huán)境
和地球生物圈。確保地面試驗(yàn)人員的健康和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外環(huán)境的凈化。能夠利用現(xiàn)有地面真空、低溫環(huán)境
試驗(yàn)設(shè)備。氙離子火箭發(fā)動機(jī)的應(yīng)用范圍已經(jīng)從早期的靜地軌道衛(wèi)星南北位置保持?jǐn)U大到姿態(tài)控制、軌
道機(jī)動、非推進(jìn)應(yīng)用作等離子體開關(guān)和行星際航行。采用氙粒子發(fā)動機(jī),其比沖是通常使用的雙組元發(fā)
動機(jī)的12倍。比沖是推進(jìn)效能的衡量指標(biāo),對于相同的衛(wèi)星來說,采用氙粒子發(fā)動機(jī)只需比雙組元推進(jìn)
系統(tǒng)少得多的燃料即可完成衛(wèi)星的姿控與軌控。通常,一顆衛(wèi)星的氙粒子發(fā)動機(jī)是由4 個值氣罐( 2 : 2 備份)
和2個功率處理器組成,從而完成衛(wèi)星的軌道位置保持。每個氙粒子發(fā)動機(jī)每年僅消耗2.5 kg燃料,因此每
年衛(wèi)星軌道保持僅需消耗5kg燃料。對于一顆15年壽命的衛(wèi)星而言,采用缸粒子發(fā)動機(jī)將節(jié)省90%的推進(jìn)劑
質(zhì)量,因而可以大大節(jié)省衛(wèi)星的發(fā)射價格,或可以用于增加更多的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器,或用來延長衛(wèi)星的壽命,這
將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
氙粒子可產(chǎn)生更大的推力,且由于其惰性特點(diǎn),使得它既不易腐蝕,又安全。20 世紀(jì)90年代中期,這一
技術(shù)已開始用在各種不同的衛(wèi)星上,一般衛(wèi)星要使用60000L氙氣,西方國家運(yùn)行的通訊衛(wèi)星系統(tǒng)和無人探測
衛(wèi)星是較大消費(fèi)領(lǐng)域。