天天看點

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

導語

火箭自身推進需要強大的動力,将燃料燃燒産生的動力向後推出,自身獲得向前的動力,進而突破地球的引力,進入太空。

而在太空中,火箭同樣需要有推動力,這樣才能夠在太空自由飛行,完成各種任務。

天宮空間站使用的霍爾推進器,可以僅憑借一張紙的推力,持續推動空間站自由飛行,那麼它又是如何實作的呢?

它的推力又能有多大?

又有什麼樣的作用?

霍爾推進器又是怎樣的一種推進器呢?

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

一、 電離産生推力。

離子推進器是通過電離過程,控制電子在磁場中的運動,進而産生推力,進而讓火箭或者航天器獲得一定的動能,進行運動的。

它的工作原理與火箭的工作原理不同,火箭的推進是在内部的燃料燃燒後,産生的高溫瓦斯,将火箭進行向後的推進。

而離子推進器在工作時,它的力是從火箭向外推的,這是怎麼回事?

原來是通過電離過程,将氣體中的電子電離,然後通過磁場對這些電子進行控制,使其在磁場中呈現螺旋狀的運動,進而産生向外推動火箭的力。

在離子推進器中,它是有一個陰極的,而陰極上的電子會被一個陰極上的電場所吸引,這樣氣體中的原子就會獲得電子,進而變成負離子。

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

而這些負離子會向陽極這邊運動,它們在運動的過程中,會與氣體分子中的電子發生碰撞,進而氣體分子中的電子會被脫離出來,而這些被脫離出來的電子,就會向陽極運動,進而在中間形成一個電子雲。

這個電子雲會被磁場所牽引,進而形成一個圓環狀的,電子從陰極被轉移到陽極,然後再從陽極轉移到陰極,如此反複,就形成了一個閉合的電流環路。

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

而在靠近陰極的地方,由于陰極上的電場的存在,會将這些氧離子吸引,然後在吸引的過程中,氧離子會捕獲這些電子,進而形成了氧分子,而在吸引的過程中,又會形成一個電子雲。

這樣電子在磁場的作用下,就呈現螺旋狀的運動,進而産生了推進力。

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

二、 離子推進器有什麼作用?

那麼這樣産生的力又有什麼樣的作用?

霍爾推進器又有什麼樣的特點呢?

離子推進器有着推力大,速度快的特點,霍爾推進器也不例外。

那麼它又是如何工作的呢?

在天宮空間站中,人員進行科研實驗、生活等,都需要有一定的動能,而在太空中,沒有空氣的阻礙,摩擦力很小,這就需要它有足夠的推進力。

那麼離子推進器的推力又有多大呢?

根據公式: F=KIBl。

其中: F為推力,機關是N; K是電子擠壓系數,約為1; I是電流的大小,機關是A; B是磁感應強度,機關是T; l是電流的長度,機關是m。

在實際應用中,I的大小為0.1A,B的大小為0.1T,l的大小為1m,代入公式中,可得到: F=KIBl=10.10.1*1=0.01N。

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

那麼根據牛頓第二定律,F=ma。

可得到: a=F/m=0.01/500=210^-5m/s^2,其中m是推進器的品質,可得到在推力的作用下,推進器的加速度大小。

那麼根據牛頓第二定律,F=500210^-5=0.01N,可見,該推力的大小僅為0.01N。

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

那麼它的推力又有多大呢?

可以根據公式: F=0.5mv^2,其中: F是空氣阻力的大小,m是空氣的密度,v是空氣的速度。

由于在太空中,空氣的密度非常小,可以忽略不計,是以在天宮空間站中,對它的速度進行進行估計,可以得到它的速度大小。

可得到空氣的速度大小為: v=2(0.01/500)=410^-5=410^-51000=0.04m/s。

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

這樣計算出來的速度非常小,這樣它就隻能推動一張速度為0.04m/s的紙,隻能推動一張紙,這樣的速度顯然是不夠的。

那麼它的推力又有多大?

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

三、 離子推進器的應用。

離子推進器有着非常廣泛的應用,它的推力非常小,但是它提供的推力是持續不斷的,這樣就可以向導航衛星等航天器,提供一定的推力。

它有着持續推力的特點,還有着燃料的節約,以及速度快的特點,是以它在各種衛星中,都有着非常廣泛的應用,如通信衛星、導航衛星,還有着科研衛星等。

這樣能夠為衛星等提供一定的持續推力,進而能夠調整衛星的軌道,使其始終保持在預定的軌道上。

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

離子推進器還有着非常廣泛的應用,如探測器、航天器等,都需要有一定的推力,進而能夠使其能夠在太空中自由飛行,完成各種任務。

離子推進器還有着非常廣泛的應用,如衛星等,能夠為其提供一定的推力,進而能夠讓其能夠在太空中自由飛行,進行科研實驗等。

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海

結語

離子推進器有着持續的推力,還有着速度快的特點,還有着燃料的節約,是以在太空作業的環境中,有着非常廣泛的應用。

但是它也存在一些問題,如在電離的過程中,産生的高速離子,很容易損壞裝置,還有着需要提供推進劑這一問題,是以需要在技術上不斷的創新和改進。

隻能推動一張紙,天宮空間站的霍爾推進器有啥用?它代表星辰大海