先进科学技术研究组织,日本横滨 基金会物理学研究中心 (FoPRC),意大利科森扎。 电子邮件:takaaki.mushya@gmail.com 通讯作者详细信息:Takaaki Musha;takaaki.mushya@gmail.com 摘要 已经开发出几种空间推进方法,包括实用的和假设的,每种方法都有其缺点和优点。本文讨论了通过电重力推动卫星的可能性。通过理论计算,这种推进方法可以产生足够的力来控制卫星的轨道。它只使用太阳能电池板产生的电能,卫星可以永久绕地球运行并在太阳附近的任何轨道上运行。 关键词:空间推进;卫星;电重力;比菲尔德-布朗效应 介绍 所有航天器都需要一种推进方法。已经开发出几种空间推进方法,包括实用的和假设的,每种方法都有其缺点和优点。卫星首次发射到预定轨道需要使用常规液体或固体火箭发动机,并具备足够的推进力以克服地球大气层并达到稳定轨道所需的高速度。行星际航天器可能需要这种强大的常规火箭发动机,但也可以依靠功率较小但持续时间较长、ISP 较高的发动机,如离子推进器或霍尔效应推进器。卫星即使进入稳定轨道,也需要可靠的长时间推进方法才能保持功能。即使卫星在轨道上,它也会受到稀薄大气层的阻力和其他力的影响,这些力会随着时间的推移降低轨道。因此,卫星必须能够对其轨道进行微小修正以保持轨道,这称为轨道站保持 [1]。此外,卫星可能需要能够不时从一个轨道转移到另一个轨道 [2],能够保持相对于地球表面、太阳或其他感兴趣的天文物体的特定姿态 [3],并且由于部件故障或其他原因,甚至可能需要以安全和可控的方式脱离轨道。在大多数情况下,当卫星执行轨道调整的推进系统耗尽或无法再产生推进力时,卫星执行其设计任务的能力就结束了,其使用寿命也结束了。目前,卫星通常只使用较小版本的化学火箭发动机或电阻喷射火箭进行推进。有些卫星确实使用电动动量轮进行姿态控制,但由于运动部件的存在,这些动量轮容易发生故障,并且它们可以执行的校正范围有限。最近,卫星开始使用电力推进,例如离子推进器来保持位置并调整轨道,但这种推进器虽然是电力驱动的,他们的供应仍然有限
使用推进剂分布,阳极,阴极,两个磁极以及所得的离子流动方向[2]上述示意图说明了基本霍尔效应推进器操作的功能,其推进剂分布,阳极,阴极,两个磁极,两个磁极和产生的离子流动方向显示。Hall推进器通过使用垂直电和磁场的功能。推进剂的中性原子从储罐(未显示)移动到同轴加速通道。同时,径向磁场作用会阻碍电子流从阴极到阳极的流。电子被困在同轴加速通道的出口附近。交叉场在ɵ方向上产生净霍尔电子电流。被困的电子充当储罐中性推进剂原子电离的体积区域(未显示)。电子与缓慢移动的中性群碰撞,产生离子和更多的电子,以支撑排放量和电离额外的中性性。由于其较大的Larmor Radii,其正离子没有受到磁场的较大仪表的影响。离子通过在等离子体上的磁场阻抗产生的电场加速。随后,所得的高速离子束被外部电子源中和。
由于美国导弹防御局和其他国防组织投入了数十亿美元,过去二十年来,相关技术不断发展 - 基础技术现已成熟且模块化:推进器、电子设备、传感器、制导、控制、导航 (GN&C) 和跟踪软件 - 这些技术可以随时调整和配置,用于航天器维修、行星、月球、小行星的会合和着陆任务...
具有多轴推力矢量的纤维馈电脉冲等离子推力器 (FPPT) IEPC 2022-558 在第 37 届国际电力推进会议上发表 麻省理工学院,美国马萨诸塞州剑桥 2022 年 6 月 19 日至 23 日 Curtis A. Woodruff 1、Magdalena Parta 2、Darren M. King 3、Rodney L. Burton 4 和 David L. Carroll 5 CU Aerospace (CUA),美国伊利诺伊州香槟市 61822 摘要:CU Aerospace (CUA) 开发了同轴纤维馈电脉冲等离子推力器 (FPPT),具有多轴推力矢量能力,可为小型卫星实现高脉冲主推进任务。推进器子系统测试采用 1.7U 系统配置,配备 26 J 储能单元 (ESU),运行功率为 78 瓦 (3 Hz),平均推力为 0.60 mN,比冲为 3,500 s,效率为 13%。推进器性能随燃料进给率而变化。加速子系统寿命测试显示,电容器充电/放电循环次数超过 16 亿次,电流波形几乎相同。独立控制输入功率和推进剂进给率的能力允许调整推力水平和 Isp。迄今为止的测试表明,电磁推力矢量控制能力在俯仰和偏航轴上达到 ±10 度左右。此外,该系统还有可能提供对滚转轴的控制权。俯仰和偏航推力矢量控制性能与最近的推进器性能改进一起展示。一台总冲量为 28,000 Ns 的 1.7U FPPT 正在集成到 CUA 的 NASA 资助的双推进实验 (DUPLEX) 立方体卫星上,目前计划于 2023 年第一季度发射。FPPT 技术是一种极具吸引力的选择,可以满足许多微推进需求,包括延长轨道机动、防撞机动、深空任务、阻力补偿和脱离轨道。命名法
方法 • 加深对船舶和潜艇运动的控制物理、过程、预测和控制的理解 • 通过基础实验建立知识库,以了解粗糙度、各种几何复杂性、减阻技术、水声源、分离流、不稳定性等对湍流的独立和耦合作用 • 建立控制物理知识库,以及用于推进器设计和行为的准确、可靠和稳健的预测/模拟工具和方法
太阳能航行为立方体规模,无推进剂的航天器技术提供了机会,该技术可以通过传统方法实现长期和长距离任务。太阳帆使用从帆表面反射的阳光光子中的线性动量转移。要推动航天器,不需要机械运动的部件,推进器或推进剂。但是,态度控制或方向仍然使用涉及反应轮和推进剂弹射的传统方法进行执行,这严重限制了任务寿命。例如,即将执行的任务将太阳帆与最先进的推进剂弹出气体系统采用的现有最先进的解决方案的现状。在这里,使用加油推进器的使用限制了任务的寿命。为了解决有限的任务寿命问题,利用反光控制设备的无推进剂态度控制项目团队正在使用薄材料(一种光学膜)进行无向态度控制,这是一种光学膜,可从透明到反射性的电气切换。该技术基于聚合物分散的液晶(PDLC),该液晶允许在使用电压时进行此切换。这项技术消除了推进剂的需求,这在改善性能和寿命的同时降低了体重和成本。
ADCS 仿真台 该台模拟卫星的动态和在轨位置。它还模拟所有环境干扰。它包括 ADCS 传感器(星跟踪器、磁力计、陀螺仪、太阳传感器)和 ADCS 执行器(反作用轮、磁力矩器、推进器)的数学模型、姿态确定算法(卡尔曼、扩展卡尔曼滤波器、三叉戟等)。它还包含用于卫星脱轨、卫星成像、惯性物体跟踪和地面站跟踪的所有常见控制算法。
在射频离子推进器中,推进剂(惰性气体氙气)中的原子通过高频电磁场电离,形成等离子体。在等离子体中,带正电的氙气离子和电子可以单独存在。然后利用电场加速带正电的氙气离子,然后将其喷射以提供推力。为了防止由于带正电的离子流被排出而导致卫星净电荷不平衡,使用中和器释放电子以保持系统平衡。
自 1985 年以来,一项技术计划一直在进行,旨在开发用于航天器的耐高温氧化推进器。这项技术的成功开发将为设计性能更高、羽流污染更少的卫星发动机奠定基础。或者,这项技术计划将提供一种具有高热裕度的材料,使其能够在常规温度下运行,并延长可加燃料或可重复使用的航天器的使用寿命。新的腔室材料由铼基体组成,表面涂有铱以防氧化。这种材料将推进器的工作温度提高到 2200°C,比目前使用的硅化物涂层铌腔室的 1400°C 有显著提高。用铱涂层铼制造的 22 N 级空间保持发动机的稳态比冲比铌腔室高 20 到 25 秒。预计 Ir-Re 远地点 440 N 级发动机将额外提供 10 到 15 秒。这些改进的性能是通过减少或消除燃烧室内的燃油膜冷却要求,同时以与传统发动机相同的总混合比运行而实现的。该项目试图将飞行资格要求纳入其中,以降低飞行资格项目的潜在风险和成本。