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。
摘要 我们提出了一种使用基于射频 (RF) 的纳米粒子 (NPs) 加速作为未来太空任务推力产生手段的概念:动能加速与资源矢量引擎 (KARVE) 推进器。通过直流加速器加速 NPs 已被证明在尘埃加速器实验室中是可行的,例如海德堡尘埃加速器 [1] 和科罗拉多月球尘埃和大气研究中心的 3-MV 超高速尘埃加速器 [2]。相比之下,KARVE 使用 RF 驱动的 NPs 加速作为推进器设计的基础,其性能介于化学和离子发动机之间:在比冲方面比化学发动机更高效;推力比离子发动机更大。多间隙 RF 加速器的特性还允许在比冲和推力之间进行即时权衡。在本文中,我们重点介绍 KARVE 推进器作为加速器的特性。
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。
场发射电推进 (FEEP) 基于从液态金属中提取和电离推进剂,该过程可以在 1Vnm -1 量级的场强下发生。为了达到必要的局部场强,液态金属通常悬浮在针状尖锐发射器结构上。已经研究了通过毛细管力进行被动推进剂输送的不同配置,包括毛细管几何形状、外部润湿针和多孔针状结构。液态金属的静电应力超过某个阈值会导致金属变形为泰勒锥 7 ,从而进一步增加锥顶点的局部场强,最终实现粒子提取。在 FEEP 装置中,静电势施加在金属发射器和称为提取器的对电极之间,其设计用于最大限度地提高发射离子的透明度。在这样的几何结构中,离子随后被用于提取和电离的相同电场加速,从而使该过程非常高效。
对航天器的电推进功率分别提供了AV和/或有效载荷能力的巨大增益,因此,这种推进的不同类型的推进能力,因此所施加的磁性磁性推进器(AF-MPD)似乎是最适合10至100 kW之间的电力范围。由于缺乏S/C的任务和权力,在过去的20年中,对此类推进器的调查几乎完全被停职。事实是,这些发动机也不能在实验室中代表性地操作,因为即使在非常低的真空吸尘器下,也需要与羽流的未知环境相互作用(排除在外)。需要进行空间实验,以提供尤其是I和效率的证明。与ISS一起使用,现在可以使用技术平台来恢复这项研究。因此,建议进行技术实验,以研究AF-MPD推进器的技术限制。将推进器安装在半自治的平台上,并且通过广泛的诊断软件包监视了操作和最终与S/C的相互作用。
假设螺旋天线发射所吸收的功率已知,推导了螺旋推进器腔内磁化等离子体流的轴对称宏观模型。从设计和操作参数的角度讨论了电离、约束、亚音速流和生产效率。获得了理想等离子体条件的解析解和简单的缩放定律。然后将腔模型与外部磁喷嘴模型匹配,以表征整个等离子体流并评估推进器性能。评估了热、电和磁对推力的贡献。能量平衡提供了腔和喷嘴中离子和电子之间的功率转换,以及光束功率、电离损失和壁面损失之间的功率分配。评估了推进器的效率,并确定了效率低下的主要原因。喷嘴中无碰撞电子群的热力学行为被认为是鲜为人知的,并且对于完全等离子体膨胀和良好的推力效率至关重要。 VC 2013 美国物理学会。[http://dx.doi.org/10.1063/1.4798409]
推进意味着推动或驱动物体向前。推进系统由机械动力源和将机械动力转换为推进力的装置组成。航天器推进用于改变航天器和人造卫星的速度。当今大多数航天器都是通过将反作用物质加热到高温并以极高的速度从航天器后部排出来推进的。离子产生的推力称为离子推进。离子推进器或离子驱动器是一种用于航天器推进的电力推进形式。它通过用电加速离子来产生推力。产生的推力很低是可以理解的,这种低推力使离子推进器非常适合太空推进,而不适合将航天器或其同类发射到大气层。离子推进器可分为静电推进器和电磁推进器。离子推进器即使没有运动部件也能产生气流。美国宇航局大规模使用这种看似不可能的装置的一个版本来推进他们的太空探测器。该系统相对于其他系统的优势在于,它只需要电源即可启动,几乎牢不可破。该设备使用的 12000V 电压只能点燃一张薄纸。尽管如此,它不会产生气流,因为它内部没有活动部件。更值得注意的是,它可以用非常容易获得的材料建造,例如管件、钉子和霓虹灯变压器。该设备的部分功能只需高压电源的两极即可实现。
从微型卫星到大型卫星,从低轨道卫星到探测航天器,各种用途的卫星都已出现。近年来,采用全电推进的卫星也得到了发展,采用电推进的卫星数量也在逐渐增多。本文主要介绍目前
HPH 使用大振幅哨声器(即低于电子回旋频率的电磁波)产生能量为几十 eV(10-30 km/s,取决于推进剂选择)的等离子流。哨声器由固态开关电路以几十 kW 的功率驱动。直流线圈磁铁有助于哨声器的产生,额外的磁铁可使等离子体聚焦。
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