商业公司在轨测试新型碘基等离子体推进器

2021年11月18日 22:58 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

大多数人可能通过碘作为消毒剂的作用而熟悉碘。但是,如果你在高中化学课上一直保持清醒,那么你可能看到过加热碘粉的演示。因为在大气压下,它的熔点和沸点非常接近,所以碘在加热时很容易形成一种紫色的气体。在较低的压力下,它将直接从固体变成气体,这个过程被称为升华。

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事实证明,这可能使它成为高效航天器当中离子推进器的完美燃料。一家名为ThrustMe的商业公司声称,已经首次在太空中展示了一个以碘为动力的离子推进器。目前在太空中推进效率冠军是离子推进器,它现在已经在一些航天器上使用。它的工作原理是利用电力(通常由太阳能电池板产生)从中性原子上剥离一个电子,形成一个离子。然后一个电气化的网格利用电磁相互作用,将这些离子高速排出航天器,产生推力,最终提供的速度比化学推进剂高一个数量级。

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离子推进器使用更少的材料来产生相同数量的推力,而且,如果有足够的时间,可以很容易地产生同等的加速度。碘似乎是常用氙的理想替代品。它在元素周期表上紧挨着氙,并且通常作为由两个碘原子组成的分子存在,所以它有可能产生更多的推力。它甚至比氙更容易电离,失去一个电子的能量要少10%。而且,与氙不同的是,它在相关条件下很容易作为固体存在,使储存变得更加简单。只要稍加加热就能将其转化为离子发动机工作所需的气体。

碘最大的缺点是它具有腐蚀性,这迫使离子推进器在与它接触的大部分材料中使用陶瓷。推进器的设计包括一个充满固体碘的燃料库,可以用太阳能电池板驱动的电阻加热器加热。碘本身在一个多孔的氧化铝材料内,使它不会因发射过程中的振动而碎裂,燃料箱通过一个小管子与电离室相连;当系统在使用后被冷却时,足够的碘会在这个管子里凝固,将燃料与外界隔离。

一旦进入电离室,碘气就会受到电子的轰击,这将把其他电子撞开,形成一个等离子体。然后附近的电网将正离子从这个等离子体中加速出来,产生推力。电子被从等离子体中提取出来并注入离子束,以保持一切电中性。热量提取器被连接到电子装置和碘管的壁上,当推进器发射时,热量被重新循环到碘燃料中。

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