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霍尔推进器是将人类送上火星的有力竞争者

通过密歇根大学|2016年2月19日

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将帮助人类前往火星的宇宙飞船引擎可能以密歇根大学的原型为基础。

NASA通过资助空间飞行给了这一梦想的新信誉推进系统围绕由Alec Gallimore,Richard F.和Eleanor A. Towner of Engineering教授和Arthur F. Thurnau教授的桌面大小的推进器建造在U-M的航空航天工程系中。

该机构选择了推进器,作为其勘探伙伴关系的下一个空间技术的一部分,或近期计划。NextStep包含一组旨在改善空间中的小卫星,推进和人类生活区的项目。这些是在2020年代和月球之间将人类送入地球和月球的里程碑,并在以下十年中发出火星。

美国宇航局在未来三年内获得650万美元,在Aerojet Rocketdyne开发推进系统,被称为XR-100。Hallimore的推进器是X3,是这个系统的核心,他的U-M团队将获得100万美元的推进器工作奖。Aerojet Rocketdyne今天宣布了赠款。

XR-100针对两个竞争设计。其中三个依赖于喷射等离子体 - 一种充满活力的物质状态,其中电子和带电原子称为离子共存 - 但推进器的背面。

但是X3有一点领先。对于其设计功率为200千瓦的推进器来说,它是相对较小和轻便的。而其核心技术——霍尔推进器——已经用于操纵环绕地球轨道的卫星。

“对于比较,现在轨道上最强大的大厅推进器是4.5千瓦,”哈利默尔说。

这足以调整卫星的轨道或方向,但能够移动支持人为深层空间所需的大量货物的力量太少。

霍尔推进器的工作原理是将等离子体废气加速到极高的速度。这一过程始于一股电子在一个圆形通道中螺旋流动。在从排气末端的负极到通道内侧的正极的旋风旅程中,它们遇到了进入腔室的原子(通常是氙气体)。碰撞将电子从氙原子中撞出,并将氙变成带正电的离子。

电子的螺旋运动也建立了一个强大的电场,把气体离子从通道的废气端拉出来。刚好有足够的电子与离子一起离开,以防止航天器积聚电荷,否则就会引起电气问题。

“当他们被电离时,氙原子可以以每秒3万米的速度发射,大约是6.5万英里每小时,”加里莫尔说。

X3包含三个这样的通道,每一个都有几厘米深,彼此嵌套在同心环中。这种嵌套使得霍尔推进器能够以相对较小的占地面积以200千瓦的功率运行。

Aerojet Rocketdyne将在X3周围构建两个主要组件。全掉的推进系统需要一个动力处理单元,以从宇宙飞船的太阳阵列向推进器和系统递送电力,用于将氙气从高压罐送入动作发生的通道中。

斯科特•霍尔•加利莫尔的实验室的博士生,将使用资金的X3通过电池测试,运行60千瓦的等离子体和电力推进实验室在密歇根大学,然后到200千瓦的美国宇航局在克利夫兰格伦研究中心。

与此同时,另一名博士生萨拉·克萨森将调查一个调整,可以允许X3持续5至10倍,而不是其当前一年多一年多的时间。

加利莫尔表示:“如果我们能在未来三年做好本职工作,我们就能实现这两个项目。”“如果要我预测的话,我会这么说推进器将是将人类送到火星的基础。“


提交:航空+国防


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