霍尔效应推进器

在航天器推进中,霍尔效应推进器(英文:Hall-effect thruster,HET)是一种离子推进器,其中推进剂透过电场来加速。霍尔效应推进器利用磁场限制电子的轴向运动,然后利用它们使推进剂电离,有效地加速离子产生推力,并中和羽状流中的离子。霍尔效应推进器,因为奠基于埃德温·霍尔发现的霍尔效应,因此有时被称为霍尔推进器(Hall thrusters)或霍尔电流推进器(Hall-current thrusters)。霍尔效应推进器被归类为中等比冲(1,600 s)太空推进技术,自1960年代以来就受益于大量的理论和实验的研究。[1]

正在运行的位于普林斯顿等离子物理实验室中的2 kW霍尔推进器
NASA喷气推进实验室中正在运行的6 kW霍尔推进器

霍尔推进器可使用多种推进剂进行操作,最常见的是氢气+丁烷气。其他可能的推进剂包括氩气

霍尔推进器能够将排出的气体加速到10至80 km/s(1,000-8,000 s的特定冲量)之间的速度,大多数型号的工作速度为15至30 km/s(1,500-3,000 s的特定冲量)。产生的推力取决于功率水平,在1.35 kW的功率下运行的设备产生的推力约为83 mN。在实验室测试的高功率模型中已证明可达到高达5.4N的推力。[2]使用氙气的霍尔推进器的功率水平已可达到100 kW。

截至2009年,霍尔效应推进器的输入功率范围为1.35至10千瓦,排气速度为每秒10–50公里,推力为40–600毫牛顿,效率为45%至60%。[3]

霍尔效应推进器的应用包括控制轨道卫星的方向和位置,并用作中型太空飞行器的主要推进引擎。[3]其中天宫空间站是已知宣布使用霍尔效应推进器来维持轨道高度的应用。[4]

参考文献

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  1. ^ Hofer, Richard R. Development and Characterization of High-Efficiency, High-Specific Impulse Xenon Hall Thrusters. NASA/CR—2004-21309 (NASA STI Program). hdl:2060/20040084644. 
  2. ^ Ion Thruster Prototype Breaks Records in Tests, Could Send Humans to Mars. space.com. [27 April 2018]. (原始内容存档于20 March 2018). 
  3. ^ 3.0 3.1 Choueiri, Edgar Y. New Dawn for Electric Rockets. Scientific American. 2009, 300 (2): 58–65. Bibcode:2009SciAm.300b..58C. PMID 19186707. doi:10.1038/scientificamerican0209-58. 
  4. ^ 张保淑. 配置4台霍尔电推进发动机 “天宫”掀起太空动力变革. 人民日报海外版. 2021-06-21 [2021-07-18]. (原始内容存档于2021-10-08). 

外部链接

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