离子发动机是怎么回事,怎么工作的?

离子发动机是怎么回事,怎么工作的?
离子发动机是怎么回事,怎么工作的?

离子发动机是怎么回事,怎么工作的?
离子发动机是太阳能电火箭发动机三种类型中的一种,故而又将其称为太阳能电火箭.太阳能电火箭是正在发展中的新技术,属于非常规推进系统.它与普遍使用的液体火箭、固体火箭等化学火箭有所不同,是靠太阳能工作,而非化学能.化学火箭发动机的推进剂把化学能转变为热能,经过喷管的气动热力加速,再转化为喷射燃气流的动能来产生推力.而太阳能电火箭发动机的工作介质则是通过太阳能转换成的电能予以加热的方式或这种电能产生的静电场、电磁场的作用获得动能来实现反作用推进的.
离子体发动机的原理是,经过光电转换装置将太阳能变为电能,再通过结构设计使电能产生电磁场；工作介质在高温下被电离,电子从原子或分子中跑出,丢掉电子的原子或分子带正电,逸出的电子带负电,它们在总体上是呈中性的,这就形成了等离子体；呈中性的等离子体具有导电性,与磁场能相互作用,由电磁感应可以获得产生加速度的力.概括起来说,就是利用太阳能引发的电磁场对载流等离子体产生罗伦兹力的原理,使处于中性的等离子状态的工作介质加速以产生推力.
这种太阳能电火箭比通常使用的化学火箭效率要高10倍,所需推进剂即工作介质较少,可使航天器有更多的空间装载有效载荷.由于它利用的是取之不竭的太阳能,故而能在太空无重力状态下连续运转几年时间.缺点是推力和加速度都很小,要使航天器达到预定的飞行速度,用时很长.如智慧1号的太阳能等离子体发动机提供的加速度只有0.2毫米/秒2.它的重要意义在于,假若这次飞行试验成功,今后就会在更远距离航行的航天器上采用这种推进系统.

离子发动机，也就是通常所说的“电火箭”，其原理也并不复杂，推进剂被电离成粒子，在电磁场中加速，高速喷出。从发展趋势来看，美国的研究范围几乎覆盖了所有类型的电推力器，但以离子发动机的研制为主，美国航宇局在其中扮演了最活跃的角色。最近它有一项规模很大的计划，即“太阳电推进技术应用及准备计划”。1998年10月美国航宇局发射的空间探测器“深空”1号率先实现了以离子发动机系统为主推进，这标志着电推进的应用...

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离子发动机，也就是通常所说的“电火箭”，其原理也并不复杂，推进剂被电离成粒子，在电磁场中加速，高速喷出。从发展趋势来看，美国的研究范围几乎覆盖了所有类型的电推力器，但以离子发动机的研制为主，美国航宇局在其中扮演了最活跃的角色。最近它有一项规模很大的计划，即“太阳电推进技术应用及准备计划”。1998年10月美国航宇局发射的空间探测器“深空”1号率先实现了以离子发动机系统为主推进，这标志着电推进的应用进入了一个崭新阶段。“深空”1号在离子推进系统工作期间，其自主导航仪能够根据太阳电池阵产生电能的模型和器载设备功耗的情况，选择推力器的节流级，调节推力大小。在一般情况下，弹道机动和中途修正也由离子推进系统来执行。
欧空局已经将电推进作为未来十大尖端技术之一。目前法国正在研制稳态等离子体推力器，欧空局准备应用氙离子推力器。欧空局向月球发射SMART－1探测器的目的之一就是验证如何利用离子推进技术把未来的探测器送入绕水星运行的轨道。
俄罗斯的稳态等离子体推力器得到了实际应用。日本的电弧加热式推力器已在空间自由飞行器上通过在轨测试。
目前，国际电推进研究对象还扩展到了一些采用新的工作原理的推进方案，如采用微加工工艺成型的微型离子器、采用等离子体气体聚变的推力器等。而所有这些项目大多得到了政府和大公司的资金支持。
国际上核推进技术的研发也已崭露头角。核推进火箭提供的最大速度增量可达到每秒22千米，可以大大缩短探测器到达月球的时间。运用核推进火箭，探测器到达土星的飞行时间只需要3年，而传统航天器则要花费7年的时间。核推进火箭非常安全而且有利于环保，这一点与人们平时的想象相反，因为发射核火箭时，放射性并不强。载有核助推器的空间探测器可作为普通化学火箭头部的有效载荷被发射出去，当有效载荷进入地球高轨道(即大约800千米以上)时，核反应堆开始工作。
制造核动力火箭发动机所需的技术并非遥不可及。目前美国已经设计出一种小型核动力火箭发动机，称为微型核反应堆发动机，大约还要6～7年可制造出来。美国航宇局最近表示，它近期在月球探测技术方面想做的主要是加速包括核能推进在内的新推进技术的研发工作。在美国航宇局2003财年预算草案中，有4650万美元用于核推进研究；有7900万美元用于航天器核反应堆研制。
在月球探测中，缩短到达月球的时间，使观测卫星能以较少的推进剂携带更多的观测仪器等要求，都会使电推进、核推进等高效推进技术成为最重要的技术而得以更快地发展。
高效能源变换技术将朝着小型、轻便太阳电池方向发展。在传输技术方面，未来将开发微波或激光能源传输技术，包括从卫星到月球探测器，从月球上的能源站到月球探测器等的能源传输。
由于传统控制技术越来越难以满足航天器月球探测任务多样性和姿态控制、轨道控制的高性能指标要求，先进航天国家早在20世纪80年代就着手发展航天器智能自主技术，并在自己的空间探测计划中逐渐增大了对智能自主技术的投入力度。
欧空局较早就展开了在轨智能自主技术的研究。美国航宇局“新盛世”计划把智能自主技术放在首位，旨在研制自主航天器，使深空探测器能自主完成导航控制、数据处理、故障判断和部分重构与维修工作，从而大大减少对地面测控、通信等支持系统的依赖。俄罗斯和日本的航天研究机构，在自主技术方面也都开展了研发工作。印度宇航界也非常重视具有自主功能的软件的开发。
先进航天国家在“战略规划→研究开发→型号应用”各个层次都非常重视探测器智能自主技术。他们往往按照“走一步、看一步、想一步”的三步曲进行发展，即利用先进成熟技术做当前之事，与此同时大力开发试验下一步先进技术，同时还要想到更远的需求以便提早作技术发展的战略规划。

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