ICE-Cube 推进器规模非常小——其燃烧室和喷嘴的长度不到 1 毫米——因此只能使用 MEMS(微机电系统)方法来组装,借鉴微电子领域的方法。
,从旧空间到新空间以及越来越多的商业化的过渡对太空飞行,通常对离子推进器的电动推进(EP)产生了重大影响。离子推进器被用作空间中的主要推进系统。本文描述了与新空间相关的这些变化如何影响对EP系统开发很重要的各个方面。从对太空飞行和EP系统技术的发展的历史概述开始,提供了许多与EP和基础技术的重要任务。我们讨论的重点是射频离子推进器作为网格离子发动机家族的杰出成员的技术。基于此讨论,我们概述了重要的研究主题,例如寻找替代推进剂,基于新颖插入材料的可靠中和概念的发展以及有希望的无中和无中和推进概念。此外,还讨论了推进器建模和测试设施要求的各个方面。更重要的是,我们解决了空间电子设备的各个方面,即高效的电子组件的发展以及电磁兼容性和辐射硬度的方面。本文以EP系统与航天器的相互作用的介绍结束。
微型真空电弧推力器是微型和纳米卫星上推进系统的候选系统之一。它们具有多种优势,例如比冲高、使用密度高、体积小的固体推进剂而不必使用储罐和压力系统,以及包含电子和离子的等离子体膨胀而不必使用中和阴极。多电荷离子的出现是解释离子以极高速度存在的原因之一。本文重点介绍了真空电弧推力器的简化一维模型,考虑了真空电弧推力器典型条件下阴极表面的电子和原子发射以及极间气体的分解。对于钛阴极材料,结果表明,逐步电离是理解真空电弧条件下观察到的高等离子体的关键因素。
HIPATIA(用于太空应用的 Helicon PlasmA 推进器)项目最近获得了欧洲委员会 H2020 拨款,用于开发 Helicon Plasma 推进器及其相关技术。HIPATIA 项目的目标是验证基于 HPT 技术的电力推进系统的功能和性能,以应用于非地球静止卫星星座和其他小型航天器。该联盟由 SENER Aeroespacial 牵头,马德里卡洛斯三世大学、空中客车防务与航天公司、法国国家科学研究中心和先进空间技术公司也参与其中。合作伙伴为 HIPATIA 带来了电力推进 (EP) 系统开发、集成和测试方面的坚实背景。 HPT 是一种射频等离子推进技术,有望提供良好的性能水平,同时消除迄今为止困扰 EP 系统的许多设计和制造问题(电极、高压电子设备和复杂制造)。鉴于 HPT 技术的设计相对简单而坚固(没有栅极和阴极),HIPATIA 有可能为大型小型卫星群提供经济高效的解决方案。除非完整的 EP 系统已证明其集成和操作一致性,否则高 TRL 中破坏性推力器的影响不会实现。HIPATIA 将把 HPT 的开发状态推进到 TRL6-7,但它也将面临完整 EP 系统的集成挑战,该系统由 HPT 推力器单元 (TU)、为其供电的射频和电源单元 (RFGPU) 和控制推进剂压力和质量流量的推进剂流量控制单元 (PFCU) 组成。该系统将根据市场需求进行集成和验证。开发活动将辅以研究和实验任务,以提出设计行动来提高 HPT 性能。本文回顾了小型平台太空推进的市场需求,分析了对基于 HPT 的推进子系统的需求和要求。将讨论 HIPATIA 项目中要开发和集成的技术的现状。从这一点开始,本文探讨了联盟在 2022 年将基于 HPT 的推进子系统提升到 TRL6 的研究和开发计划。关键词:螺旋等离子推进器、HIPATIA、H2020。
1 阿米蒂空间科学与技术研究所学生 2 阿米蒂空间科学与技术研究所教授 摘要 电子回旋共振 (ECR) 推进器正成为一种有前途的高效航天器推进技术,利用电子回旋共振现象产生推力。这篇全面的评论综合了该领域的关键进步、设计策略和持续挑战。ECR 推进器通过使用微波能量加热磁化等离子体中的电子来运行,从而产生高电离率和有利的推力功率比。与传统推进系统不同,ECR 推进器具有显着优势,包括更高的比冲和更低的燃料消耗,使其成为长时间太空任务的理想选择。本文深入探讨了 ECR 推进器设计的各个关键方面,例如天线配置、气体注入方法和磁场优化,重点介绍了这些因素如何影响整体性能。它还讨论了解决效率、寿命和功率传输等问题的最新实验结果和理论模型。此外,该评论还探讨了未来的发展方向,强调需要在材料和自动阻抗匹配方面取得进步,以提高可靠性和推力产生能力。通过这一分析,本文旨在全面了解 ECR 推力器,强调其成为未来太空探索有竞争力和可持续选择的潜力。关键词:电子回旋共振 (ECR) 推力器、等离子推进、电力推进技术、微波等离子体加速、推力器中的磁场配置、离子加速简介电子回旋共振 (ECR) 等离子推力器于 20 世纪 60 年代首次推出,利用电场和磁场加速等离子体,为航天器提供推力。与传统推力器不同,ECR 推力器无需电网,只需要一个电源,这使得它们在太空推进领域具有潜在的颠覆性作用 [4,10,14]。最近的进展主要集中在解决过去的实验限制、提高测量精度和优化各种推力器参数。等离子体物理学涵盖了在电离气体中观察到的各种现象,其应用范围涵盖自然现象、聚变研究和工业过程[22,30,35]。尽管存在这种多样性,但等离子体的本质可以描述为带电粒子和中性粒子在电、磁和电磁相互作用影响下的集体行为。在工业等离子体社区中,等离子推力器社区专注于开发用于
固体液体(S-L)界面都在许多工程应用中发现,例如润滑和涂料系统以及热界面材料。了解(S-L)之间的相互作用对于优化各种工程应用至关重要。这项研究的主要目的是使用非平衡分子动力学模拟提供有关液体表面上液体吸附的见解。为了实现这一目标,将建模固定表面之间的液体,以使用恒定温度作为基线匹配接触界面的真实状态。结果突出了液体吸附层的峰高值,密度曲线和回旋半径之间的显着关系。具体而言,晶体平面(110)的S-L接口处的峰高密度为784.756 kg/m 3,其次是801.786 kg/m 3的(100),最后最高的是晶体平面(111),在966.940 kg/m 3。虽然晶体平面(100)和(111)在S -L界面处的回旋半径约为7.45×10 -21 m 2,但对于晶体平面(110),它的尺寸较小,尺寸约为7.06×10 -21 m 2。结论,固体界面附近的固体密度的吸附层受固体密度的峰值高度显着影响。较高的密度导致固体液体界面附近的液体吸附层更高。固体密度层的数量不会影响液体吸附层的高度。
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在分散的能量电推进(深)项目中,开发了微波加热的等离子体推进器。推进器与电池和超级电容器结合间歇性地操作。这允许使用电池和太阳能电池板系统,旨在在卫星本身上具有较低功率,并减少整体质量,从而增加可用的有效载荷质量和功率。由于间歇性操作,推进器需要快速和可靠,而每个射击只能持续τ= 10-600 s,具体取决于占空比和必要的速度增量∆ V。推进器本身由与等离子体加速的磁喷嘴组合中的电子环体共振(ECR)放电组成。因此,加速血浆是准中性的,无需中和。侵蚀被最小化。除推进器外,流量管理系统(FMS)和电源控制和分销单元(PCDU)是从商业现成的组件开发的。
2016 年在 LISA Pathfinder (LPF) 上演示的推进器飞行。电喷雾微推进器将高电势施加到空心针发射器末端的导电带电液体上,以加速带电液滴并产生推力
AST Advanced Space Technologies GmbH Marie-Curie-STR。16-18,D-27711 Osterholz-Scharmbeck