霍爾效應推進器可裝備LOP-G
– 2019年3月3日的新聞 –
X3離子推進器是美國宇航局Next Leap計劃中一個非常有趣的項目。該計劃的目標是開發一些將進一步探索太陽系的技術。 X3是霍爾效應推進器。這意味著它使用電場和磁場來電離和加速中性氣體氙。
霍爾效應推進器已經用於太空應用數十年。 X3離子推進器的獨特之處在於其高功率和出色的模塊化。由美國宇航局和美國空軍開發的發動機由三個同心加速通道組成。
X3離子推進器可以在高達200千瓦的電力下運行，這足以為地球上的一個小村莊供電。這使得它可以設置霍爾效應推進器的推動記錄：在2018年的試運行中5.4牛頓。這就是你手裡拿著一盤黃油時感覺到的強度，這是非常小的。但霍爾效應推進器設計為連續運行數週甚至數月，足以提供真正的加速度。這種相對較高的功率使人們可以想像X3離子推進器的許多應用。
美國宇航局希望為其月球空間站LOP-G配備電動推進模塊。需要一個高功率發動機，甚至可能是幾個，以有效地保持軌道中的LOP-G。建造LOP-G第一個模塊的合同應該在2019年春天頒發。也許我們會聽到當時的X3離子推進器。
一個運行在800千瓦的X3集群也應該能夠將一個有人居住的任務推進火星。這就是項目開發團隊的想法。但很難為航天器提供這樣的動力。這需要安裝巨大的太陽能電池板或使用核能。
离子发动机对太空探索的巨大影响
在离子发动机中，氙首先被电子轰击以形成电离等离子体。然后通过具有大电位差的栅格加速。结果令人印象深刻，电离光束形成一个让人想起科幻电影的蓝色光环。产生的推力仍然很小，约为90毫牛顿。这接近放在手上的一张纸的推力。
1998年，NASA发射了Deep Space 1太空探测器，这是第一个带有离子推进系统的探测航天器。深空1证明，太阳能电池板和几十公斤的氙气，太空探测器可以完成超越地月系统的任务。离子推进已经证明了它的低成本太空任务的全部潜力，它只能携带有限量的推进剂。美国航空航天局决定迅速投入第一次成功。
这种创新的推进技术可以考虑新的目标。离子推进使得可以通过花费比使用化学引擎少十倍的推进剂到达某些目的地，这是为了耐心。所提供的加速度确实很小，因此您必须运行离子发动机数月或数年才能产生显着的加速度。离子发动机也需要电源，只有太阳能电池板能够提供电力才能使它们工作，这限制了一点点的可能性，因为在火星的轨道之外，太阳能电池板变得几乎无用。
密歇根大学离子发动机打破了电力记录
– 2018年3月13日消息 –
离子发动机为太空探索带来了光明的未来。他们最大的优势在于他们的低推进剂消耗量，他们最大的弱点是他们缺乏动力。因此，开发一种高功率电动机将是一项技术突破，它将为探索太阳系提供巨大的优势，甚至可能为其进行殖民化。密歇根大学的一个团队正在与NASA合作开发和测试名为X3的霍尔效应推进器。这个推进器打破了所有力量和推力的记录。它的功率为102千瓦，推力为5.4牛顿。它超过了霍尔效应推进器的推动记录超过60％。
离子推进是NASA探索火星之旅的可能性之一。 X3目前能够运行高达一百千瓦。如果系统运行速度为500千瓦甚至1兆瓦，这种类型的发动机将变得足够强大，足以为月球轨道以外的居住任务提供动力。与传统霍尔效应推进器相比，为了获得更大的功率，密歇根大学设计了一系列环以引导等离子体。推进器非常壮观：直径几乎一米。我们想象如果我们想要将功率乘以10，推进器必须是巨大的。为了让X3真正证明自己，它必须长时间以全功率进行操作测试。只有当非常长的持续时间补偿低功率时，离子推进才真正有趣。因此，X3将在明年进行100小时的测试。
下一步是将X3集成到由Aerojet Rocketdyne公司创建的设计中。该公司将负责为发动机设计电源系统和氙气供应系统。在最终设计中，X3应能够运行高达200千瓦并由太阳能电池板供电。这是主要困难：国际空间站（ISS）2500平方米的太阳能电池板在最佳条件下仅产生120千瓦的电力。对于航天器而言，所需的太阳能电池板表面将是巨大的，其推进系统仅需要200千瓦，并且应该增加任务本身的电力需求。
图片来自NASA（Public Domain），来自Wikimedia Commons
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