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只能推动一张纸,天宫空间站的霍尔推进器有啥用?它代表星辰大海

作者:甜甜爱科普

导语

火箭自身推进需要强大的动力,将燃料燃烧产生的动力向后推出,自身获得向前的动力,从而突破地球的引力,进入太空。

而在太空中,火箭同样需要有推动力,这样才能够在太空自由飞行,完成各种任务。

天宫空间站使用的霍尔推进器,可以仅凭借一张纸的推力,持续推动空间站自由飞行,那么它又是如何实现的呢?

它的推力又能有多大?

又有什么样的作用?

霍尔推进器又是怎样的一种推进器呢?

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一、 电离产生推力。

离子推进器是通过电离过程,控制电子在磁场中的运动,从而产生推力,从而让火箭或者航天器获得一定的动能,进行运动的。

它的工作原理与火箭的工作原理不同,火箭的推进是在内部的燃料燃烧后,产生的高温燃气,将火箭进行向后的推进。

而离子推进器在工作时,它的力是从火箭向外推的,这是怎么回事?

原来是通过电离过程,将气体中的电子电离,然后通过磁场对这些电子进行控制,使其在磁场中呈现螺旋状的运动,从而产生向外推动火箭的力。

在离子推进器中,它是有一个阴极的,而阴极上的电子会被一个阴极上的电场所吸引,这样气体中的原子就会获得电子,从而变成负离子。

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而这些负离子会向阳极这边运动,它们在运动的过程中,会与气体分子中的电子发生碰撞,从而气体分子中的电子会被脱离出来,而这些被脱离出来的电子,就会向阳极运动,从而在中间形成一个电子云。

这个电子云会被磁场所牵引,从而形成一个圆环状的,电子从阴极被转移到阳极,然后再从阳极转移到阴极,如此反复,就形成了一个闭合的电流环路。

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而在靠近阴极的地方,由于阴极上的电场的存在,会将这些氧离子吸引,然后在吸引的过程中,氧离子会捕获这些电子,从而形成了氧分子,而在吸引的过程中,又会形成一个电子云。

这样电子在磁场的作用下,就呈现螺旋状的运动,从而产生了推进力。

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二、 离子推进器有什么作用?

那么这样产生的力又有什么样的作用?

霍尔推进器又有什么样的特点呢?

离子推进器有着推力大,速度快的特点,霍尔推进器也不例外。

那么它又是如何工作的呢?

在天宫空间站中,人员进行科研实验、生活等,都需要有一定的动能,而在太空中,没有空气的阻碍,摩擦力很小,这就需要它有足够的推进力。

那么离子推进器的推力又有多大呢?

根据公式: F=KIBl。

其中: F为推力,单位是N; K是电子挤压系数,约为1; I是电流的大小,单位是A; B是磁感应强度,单位是T; l是电流的长度,单位是m。

在实际应用中,I的大小为0.1A,B的大小为0.1T,l的大小为1m,代入公式中,可得到: F=KIBl=10.10.1*1=0.01N。

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那么根据牛顿第二定律,F=ma。

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

那么根据牛顿第二定律,F=500210^-5=0.01N,可见,该推力的大小仅为0.01N。

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那么它的推力又有多大呢?

可以根据公式: F=0.5mv^2,其中: F是空气阻力的大小,m是空气的密度,v是空气的速度。

由于在太空中,空气的密度非常小,可以忽略不计,所以在天宫空间站中,对它的速度进行进行估计,可以得到它的速度大小。

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

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这样计算出来的速度非常小,这样它就只能推动一张速度为0.04m/s的纸,只能推动一张纸,这样的速度显然是不够的。

那么它的推力又有多大?

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三、 离子推进器的应用。

离子推进器有着非常广泛的应用,它的推力非常小,但是它提供的推力是持续不断的,这样就可以向导航卫星等航天器,提供一定的推力。

它有着持续推力的特点,还有着燃料的节约,以及速度快的特点,所以它在各种卫星中,都有着非常广泛的应用,如通信卫星、导航卫星,还有着科研卫星等。

这样能够为卫星等提供一定的持续推力,从而能够调整卫星的轨道,使其始终保持在预定的轨道上。

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离子推进器还有着非常广泛的应用,如探测器、航天器等,都需要有一定的推力,从而能够使其能够在太空中自由飞行,完成各种任务。

离子推进器还有着非常广泛的应用,如卫星等,能够为其提供一定的推力,从而能够让其能够在太空中自由飞行,进行科研实验等。

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结语

离子推进器有着持续的推力,还有着速度快的特点,还有着燃料的节约,所以在太空作业的环境中,有着非常广泛的应用。

但是它也存在一些问题,如在电离的过程中,产生的高速离子,很容易损坏设备,还有着需要提供推进剂这一问题,所以需要在技术上不断的创新和改进。

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