2015年11月30日來源： 獨家整理
近日有外媒報道有科學(xué)家設(shè)想利用等離子發(fā)動機暢游宇宙，看了這篇報道小編也是不禁驚嘆等離子發(fā)動機的巨大能量，也許很多很多網(wǎng)友對于等離子發(fā)動機并不是很了解，所以今天皮卡中國的小編特別準(zhǔn)備了這篇文章，主要就是和各位網(wǎng)友一起分享關(guān)于等離子發(fā)動機的相關(guān)資料。
什么是等離子發(fā)動機？
到底什么是等離子發(fā)動機，為什么在很多人的眼里它是神秘的，其實等離子發(fā)動機離我們并不遙遠(yuǎn)，它也就是我們通常所說的“電火箭”。知道了什么是等離子發(fā)動機并不能說我們就了解了等離子發(fā)動機。
所以接下來小編還要帶著各位車友看看等離子發(fā)動機的原理，等離子發(fā)動機的原理也并不復(fù)雜，推進(jìn)劑被電離成粒子，在電磁場中加速，高速噴出。
等離子發(fā)動機視頻：
等離子發(fā)動機原理：
等離子發(fā)動機的能量來自電力，可以來自太陽能電池板，或者核電池，通過從發(fā)動機尾部噴射出陽離子來推動飛船前進(jìn)，所以等離子發(fā)動機的驅(qū)動方式也被叫做電力驅(qū)動方式。
目前航天的系統(tǒng)分為化學(xué)推進(jìn)和電推進(jìn)兩種系統(tǒng)，中國幾乎都是使用的化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)。但是電推進(jìn)比化學(xué)推進(jìn)有以下的優(yōu)勢：
1、電推進(jìn)不受化學(xué)推進(jìn)劑可釋放化學(xué)能大小的限制。經(jīng)驗表明一般化學(xué)推進(jìn)劑的能量為70MJ/kg。電推進(jìn)不受這些限制，它理論上可以達(dá)到任何能量。
2、電推進(jìn)的比沖比化學(xué)推進(jìn)的比沖高很多，由于電推進(jìn)比化學(xué)推進(jìn)的比沖大得多，所以它所需的推進(jìn)劑將會少的多，從而增加衛(wèi)星的有效載荷，提高衛(wèi)星性能和效益。
3、對一些在軌推進(jìn)的任務(wù)，電推進(jìn)有明顯的優(yōu)勢。它可以獲得比化學(xué)推進(jìn)更準(zhǔn)確的姿態(tài)和化學(xué)控制。對一些重定位的任務(wù)，重定位的速度會更快并且能量消耗也更少。
4、等離子發(fā)動機是電推進(jìn)系統(tǒng)的一種，并已經(jīng)在國外應(yīng)用相當(dāng)成熟。只是在中國還處于初級階段，其應(yīng)用的主要介質(zhì)就是等離子體。
從發(fā)展趨勢來看，美國的研究范圍幾乎覆蓋了所有類型的電推力器，但以等離子發(fā)動機的研制為主，美國航宇局在其中扮演了最活躍的角色。最近它有一項規(guī)模很大的計劃，即“太陽電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用及準(zhǔn)備計劃”。原文地址：
http://www.pikacn.com/news/201511/3627.html所以提到等離子發(fā)動機，就不能不提美國的深空1號探測器。雖然離子發(fā)動機過去在衛(wèi)星上經(jīng)常使用，但都是作為輔助發(fā)動機，用于姿態(tài)調(diào)整或者軌道維持。
而深空1號第一次將離子發(fā)動機作為主發(fā)動機使用，深空1號的離子發(fā)動機也是迄今為止將電能向推力轉(zhuǎn)化效率最高的，在太空中運行壽命最長的，也是比沖量最高的，比沖量超過3,000秒。
這種等離子發(fā)動機追根溯源可以推到上個世紀(jì)的60年代，但到現(xiàn)在仍可以滿足美國宇航局的兩個目標(biāo)，也就是大大減少旅程時間和初重，以低成本更快地完成行星際任務(wù)。而1998年10月24日發(fā)射的深空1號探測器的任務(wù)除了測試12項先進(jìn)科技(其中包括作為主發(fā)動機的離子發(fā)動機)，就是為了完成探測小行星和遙遠(yuǎn)的彗星這樣的行星際任務(wù)。下面我們就來看看關(guān)于美國的深空1號探測器的有關(guān)詳情。
1998年10月美國航宇局發(fā)射的空間探測器“深空”1號率先實現(xiàn)了以離子發(fā)動機系統(tǒng)為主推進(jìn)，這標(biāo)志著電推進(jìn)的應(yīng)用進(jìn)入了一個嶄新階段?！吧羁铡?號在離子推進(jìn)系統(tǒng)工作期間，其自主導(dǎo)航儀能夠根據(jù)太陽電池陣產(chǎn)生電能的模型和器載設(shè)備功耗的情況，選擇推力器的節(jié)流級，調(diào)節(jié)推力大小。
在一般情況下，彈道機動和中途修正也由等離子推進(jìn)系統(tǒng)來執(zhí)行。
而且據(jù)媒體報道歐空局已經(jīng)將電推進(jìn)作為未來十大尖端技術(shù)之一。目前法國正在研制穩(wěn)態(tài)等離子體推力器，歐空局向月球發(fā)射SMART－1探測器的目的之一就是驗證如何利用離子推進(jìn)技術(shù)把未來的探測器送入繞水星運行的軌道。
俄羅斯的穩(wěn)態(tài)等離子體推力器也得到了實際應(yīng)用，日本的電弧加熱式推力器已在空間自由飛行器上通過在軌測試。目前國際電推進(jìn)研究對象還擴展到了一些采用新的工作原理的推進(jìn)方案，如采用微加工工藝成型的微型離子器、采用等離子體氣體聚變的推力器等，而所有這些項目大多得到了政府和大公司的資金支持，國際上核推進(jìn)技術(shù)的研發(fā)也已嶄露頭角。
運用核推進(jìn)火箭，探測器到達(dá)土星的飛行時間只需要3年，而傳統(tǒng)航天器則要花費7年的時間。核推進(jìn)火箭非常安全而且有利于環(huán)保，這一點與人們平時的想象相反，因為發(fā)射核火箭時，放射性并不強。載有核助推器的空間探測器可作為普通化學(xué)火箭頭部的有效載荷被發(fā)射出去，當(dāng)有效載荷進(jìn)入地球高軌道(即大約800千米以上)時，核反應(yīng)堆開始工作。
制造核動力火箭發(fā)動機所需的技術(shù)并非遙不可及，目前美國已經(jīng)設(shè)計出一種小型核動力火箭發(fā)動機，稱為微型核反應(yīng)堆發(fā)動機，大約還要6～7年可制造出來。
美國航宇局最近表示，它近期在月球探測技術(shù)方面想做的主要是加速包括核能推進(jìn)在內(nèi)的新推進(jìn)技術(shù)的研發(fā)工作。在月球探測中，縮短到達(dá)月球的時間，使觀測衛(wèi)星能以較少的推進(jìn)劑攜帶更多的觀測儀器等要求，都會使電推進(jìn)、核推進(jìn)等高效推進(jìn)技術(shù)成為最重要的技術(shù)而得以更快地發(fā)展。
高效能源變換技術(shù)將朝著小型、輕便太陽電池方向發(fā)展。在傳輸技術(shù)方面，未來將開發(fā)微波或激光能源傳輸技術(shù)，包括從衛(wèi)星到月球探測器，從月球上的能源站到月球探測器等的能源傳輸。
由于傳統(tǒng)控制技術(shù)越來越難以滿足航天器月球探測任務(wù)多樣性和姿態(tài)控制、軌道控制的高性能指標(biāo)要求，先進(jìn)航天國家早在20世紀(jì)80年代就著手發(fā)展航天器智能自主技術(shù)，并在自己的空間探測計劃中逐漸增大了對智能自主技術(shù)的投入力度。
歐空局較早就展開了在軌智能自主技術(shù)的研究。美國航宇局“新盛世”計劃把智能自主技術(shù)放在首位，旨在研制自主航天器，使深空探測器能自主完成導(dǎo)航控制、數(shù)據(jù)處理、故障判斷和部分重構(gòu)與維修工作，從而大大減少對地面測控、通信等支持系統(tǒng)的依賴。俄羅斯和日本的航天研究機構(gòu)，在自主技術(shù)方面也都開展了研發(fā)工作，印度宇航界也非常重視具有自主功能的軟件的開發(fā)。
先進(jìn)航天國家在“戰(zhàn)略規(guī)劃→研究開發(fā)→型號應(yīng)用”各個層次都非常重視探測器智能自主技術(shù)。他們往往按照“走一步、看一步、想一步”的三步曲進(jìn)行發(fā)展，即利用先進(jìn)成熟技術(shù)做當(dāng)前之事，與此同時大力 開發(fā)試驗下一步先進(jìn)技術(shù)，同時還要想到更遠(yuǎn)的需求以便提早作技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。
等離子發(fā)動機如此受到熱捧是不是就說明等離子發(fā)動機十全十美毫無缺陷了吶，其實目前的等離子發(fā)動機的最大缺點是推重比太小，其推力只相當(dāng)于一張紙對于你的手的壓力，顯然這樣的發(fā)動機無法讓飛船和探測器脫離地球的重力場，也無法攜帶大的負(fù)載。
但這個缺點卻被這種發(fā)動機在太空中的表現(xiàn)彌補了，由于它優(yōu)越的比沖量，它最終能把傳統(tǒng)的化學(xué)火箭遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在身后。換句話說就是盡管傳統(tǒng)的火箭發(fā)動機有更高的推重比，但是卻以很低的比沖量把燃料在很短的時間內(nèi)消耗光，而現(xiàn)在的等離子發(fā)動機能持續(xù)運轉(zhuǎn)好多月甚至數(shù)年，這樣，盡管推力小，但能通過長時間的積累達(dá)到更高的總沖量并最終達(dá)到更高的速度。
結(jié)語：以上就是今天我們所了解的有關(guān)等離子發(fā)動機的主要內(nèi)容，等離子發(fā)動機已經(jīng)不是神話這一被熱捧被視為高新技術(shù)勢必會帶來很不一樣的體驗，開啟發(fā)動機的新時代之旅，或者說等離子發(fā)動機是汽車發(fā)動機革命中新生的一顆可持續(xù)的心臟，也許這并不夸張。
