离子引擎(等离子体表面处理器原理)
NASA与密歇根大学合作开发了一款名为X3的离子推进器 ， 打破了最大功率和最大推力的记录！
NASA此次发射的X3离子推进器直径80cm ， 重量230kg ， 设计最大功率200kW 。此前 ， 美国宇航局的工程师在测试中打破了离子推进器的多项纪录 ， 产生了5.4牛顿的推力 ， 打破了此前3.3牛顿的纪录 。 ， 运行电流为250安培 ， 是原记录112安培的两倍多 ， 以102千瓦运行 ， 略高于之前的98千瓦 。
离子推力器 ， 又称离子发动机 ， 具有小推力、高效率、高比冲的特点 。是空之间的一种电推进技术 ， 广泛应用于卫星和航天器的飞行、变轨和位置保持 。原理是先将气态介质(疝气是最常用的一种)电离 ， 在强电场的作用下加速离子的弹射 ， 从而获得反作用力作为推动航天器姿态或轨道转移的动力 。
电推进的推力虽然很小 ， 但是目前技术最强的离子推进器还不如一个小孩子的强 。所以光靠电力火箭把卫星带离地面是远远不够的 ， 还要靠使用化学推进剂的火箭 。但在Tai 空中 ， 几乎没有重力和主力的时候 ， 就大不一样了 。在Tai 空中 ， 一个物体 ， 你吸一口气 ， 就可能改变它的轨迹 。所以电推进器包括离子推进器 ， Tai 空是他们的主场 。
化学推力器的相对射流速度只有每秒几千米 ， 电推力器的射流速度可以达到每秒15 ~ 80千米 ， 因此电推力器具有较高的比冲性能 。所谓比冲 ， 是指发动机单位流量的燃料所产生的推力 。如果燃油流量为1kg/s ， 产生的推力为1000kg ， 那么比冲为1000kg/(1kg/s) = 1000s 。因此 ， 使用电推进器的航天器 ， 只要携带十分之一重量的化学燃料 ， 就能达到同样的冲量 ， 航天器就能“瘦身” 。火箭的最快速度是每秒5公里 ， 而霍尔推进器的速度可以达到每秒40公里 。从时间上来说 ， 使用电推进器的飞船也可以节省很多时间 。深空空探索 ， 登陆火星 ， 电推进是解决燃料问题的绝佳方案 。
电动推进器主要分为以下三类:
1.电加热式:电加热式主要是利用电弧加热电离气体 ， 使其加速 ， 比冲为700 ~ 1000秒；
2.静电型:在静电型中 ， 阳离子被栅极引出 ， 然后被加速电场加速 ， 比冲为8500 ~ 20000秒；
3.电磁型:主要有霍尔推进器和磁等离子推进器 。霍尔推力器是基于霍尔效应产生正交场放电形成等离子体 ， 然后利用静电场加速离子 ， 磁场限制电子运动 。磁等离子推进器通过脉冲放电将推进剂电离 ， 然后通过洛伦兹力加速 。电磁推力器的比冲为5000 ~ 25000秒 。
电推进技术最早是由美国现代火箭之父罗伯特·戈达德提出的 。1906年 ， 他提出了利用电能加速带电粒子产生推力的设想 ， 1916年实验成功 。1960年以后 ， 美国和苏联在这方面进行了大量的研究 ， 进行了很多实验空 。但是 ， 美苏走了两条不同的路 。美国主攻离子推进器 ， 苏联偏向霍尔推进器(又称稳态等离子推进器 。和离子推进器一样 ， 都是依靠电场来加速离子 ， 只是结构不同) 。世界上第一颗使用离子推力器的卫星是美国1997年发射的Deep 空1探测器 ， 霍尔推力器于1972年被苏联应用于Meteor -1气象卫星 。
90年代 ， 美国看到了霍尔传感器的前景 ， 集合了一批苏联专家后 ， 在这一领域超越了俄罗斯 ， 取得了世界领先的地位 。截至目前 ， 世界上已有数百艘航天器使用了电推进技术 ， 包括2012年中国在石坚9号卫星上使用的离子推进器 。
目前比较成熟的电推进技术主要是静电和电磁 。美国波音公司和日本卫星主要采用静电推进器中的电子轰击离子推进器 。霍尔推进器主要是劳拉、洛马、特雷兹-伦亚、空等公司使用 。
在X3推进器取得突破后 ， 一些专家表示 ， 通过在飞船上安装三个X3霍尔传感器 ， 可以将人送往火星 。X3的项目负责人亚历克·加利莫尔(Alec Gallimore)也表示 ， 离子推进器只需要十分之一的燃料 ， 其射程可以相当于化学火箭 ， 有望在20年内将人类送上火星 。虽然这个速度还是很惊人 ， 但spacex的马斯克可能不这么认为 。马斯克甚至认为18年内把人送上火星对他来说是不可接受的 。他原来的计划是2024年把人送上火星 ， 现在看来这个时间无法实现了 。
前段时间中国霍尔推进器突破公牛级后 ， 媒体欢呼雀跃 ， 媒体震惊美国 。国外印象深刻 ， 弯道超车 ， 改变Tai 空规则 ， 甚至一骑绝尘 ， 让不知所措的读者真以为我们是世界第一 。实际上 ， 美国在电推进研究领域处于领先地位 ， 但俄罗斯、日本、德国和中国也处于世界先进行列 ， 这是目前世界上该领域的真实情况 。
不要盲目自大 ， 不要妄自菲薄 ， 朝着自己的目标保持低调 。人生要成功 ， 就像安装了离子推进器的太空飞行一样 ， 默默孤独地向着目标飞去 ， 直到到达目标 ， 它才会以惊艳的方式展现给世人！
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【等离子表面处理机的原理 离子发动机】
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