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中國可變比沖磁等離子體火箭(VASIMR)行業(yè)市場(chǎng)分析
2024-01-16 來源: 文字:[    ]

可變比沖磁等離子體火箭,英文簡(jiǎn)稱VASIMR,也可稱為可變比沖磁等離子體推進(jìn)器,是一種大功率、大推力、高比沖、比沖可變的航天推力器。

可變比沖磁等離子體火箭屬于電推進(jìn)系統(tǒng),使用電能作為航天器主動(dòng)力。傳統(tǒng)航天推進(jìn)系統(tǒng)是化學(xué)推進(jìn),采用化學(xué)燃料提供動(dòng)力,比沖較低,僅推動(dòng)航天器擺脫地球引力進(jìn)入太空,就需要大量燃料,無法支撐航天器遠(yuǎn)距離太空飛行。隨著航天技術(shù)不斷進(jìn)步,宇宙深處探索需求越來越迫切,化學(xué)推進(jìn)顯然無法滿足此需求。

現(xiàn)階段常見的電推進(jìn)系統(tǒng)是霍爾推進(jìn)器,其比沖高、燃料效率高,消耗極少燃料即可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離飛行,但推力小,僅能運(yùn)行在太空環(huán)境中,無法推動(dòng)航天器擺脫地球引力,同樣無法滿足深空探索需求。

可變比沖磁等離子體火箭功率大,與化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)接近;比沖高,是霍爾推進(jìn)器的3-4倍,且推力大。并且,可變比沖磁等離子體火箭的比沖可調(diào)節(jié),能夠在化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)電推進(jìn)系統(tǒng)之間調(diào)整參數(shù),可以實(shí)現(xiàn)高比沖、低推力,或者低比沖、大推力,滿足航天器不同飛行情況需求。

由于比沖高,可變比沖磁等離子體火箭長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)加速后,最終速度高,可以大幅縮短前往火星以及其他更遠(yuǎn)星球的時(shí)間。例如從地球到火星之間的航程可由8個(gè)月縮短到40天。此外,高比沖可以指數(shù)級(jí)提高有效載荷質(zhì)量比,采用可變比沖磁等離子體火箭,可以大幅降低航天器重量。

可變比沖磁等離子體火箭利用外部電磁場(chǎng)能量加速等離子體產(chǎn)生推力,只要提供足夠的電力,即可電離燃料氣體實(shí)現(xiàn)推進(jìn)。在宇宙中,氫氣資源豐富,可變比沖磁等離子體火箭長(zhǎng)距離航行時(shí),可以從太空中獲取氫氣進(jìn)行電離?偟膩砜矗勺儽葲_磁等離子體火箭是目前已經(jīng)開發(fā)問世的、最有可能應(yīng)用于深空探索領(lǐng)域的、適用于大型星際飛船的航天推力器,未來發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/P>

美國航空航天局(NASA)2017年年報(bào)中,將可變比沖磁等離子體火箭(VASIMR)列為超高功率電推進(jìn)第一位。目前已開發(fā)問世的、具有代表性的可變比沖磁等離子體火箭,是美國研制的VX-200,其在真空室噴射試驗(yàn)中,最大功率可達(dá)200kW,離子噴射速度高達(dá)50000米/秒。

但可變比沖磁等離子體火箭目前在研制與應(yīng)用方面還存在難題,例如,輸出大推力時(shí)耗電量巨大、功率推力比低、熱/磁管理難度大、體積大等,還有較多技術(shù)瓶頸需要突破,其中在耗電量方面,可以采用核動(dòng)力來解決。

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