新的离子发动机可以在39天内到达火星

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  上周,当世界庆祝第一次登月时,阿波罗11号宇航员巴兹·奥尔德林和迈克尔·柯林斯都呼吁美国宇航局将火星作为下一个目标。但是将他们带到月球的化学推进系统至少需要六个月的时间才能把一个人送到火星,花费数千亿美元。然而,另一名前宇航员富兰克林·昌-迪亚兹正在研发的一种新的离子等离子火箭,仅用一小部分燃料就有可能在39天内到达火星。传统火箭的问题是效率非常低。大约90 %的任务初始重量是燃料,其中大部分是为了逃避地球的引力而燃烧掉的。此后,传统的火箭只能缓慢地滑行到火星。非常慢。科学家用比冲来描述火箭的效率,比冲是燃料从火箭后部喷出的速度的粗略度量。化学火箭的比冲相对较低,为450秒,换句话说,它从一磅燃料中获得一磅推力,持续450秒。然而,Chang-Diaz的原型承诺了高达15000秒的特定脉冲。怎么? 嗯,他的火箭不是通过燃烧燃料来实现推进,而是通过过热原子来产生和排出等离子体羽流。可变比冲磁等离子体火箭(简称VASIMR )由三个相连的磁单元组成。第一阶段有点像水壶,用射频( RF )发生器加热氩气等中性气体的原子,直到电子“沸腾”,产生等离子体。等离子体现在非常热——大约50,000摄氏度——但是不够热,不能产生有效的推力。VASIMR的第二级充当放大器,利用电磁波进一步激励等离子体。到目前为止,等离子体达到大约一百万度,相当于太阳的中心。第三个也是最后一个阶段是“磁喷嘴”,它将过热等离子体的能量转化为定向运动,最终转化为高速推力。如果你想知道这么热的东西是如何被容纳的,这就是细胞都有磁性的原因之一。磁场不仅有助于加热等离子体,还包含等离子体,所以它永远不会接触到任何东西。理论上,VASIMR可以达到其他离子发动机功率的100倍。但是,在任何人开始为火星打包行李之前,仍有两大问题需要解决。第一,200千瓦的VASIMR只产生一磅推力。这在太空真空中已经足够了,在那里离子发动机可以连续发射数月,一磅推力可以在19个月内将两吨货物从太阳推送到木星。但是这意味着VASIMR永远不会独自离开地球——它需要用一枚旧的耗油火箭来搭乘电梯。第二个问题是,虽然目前的发动机可以完全依靠太阳能运行——这使得它非常适合月球旅行和其他近地任务——但是对于深空任务来说,它将需要200兆瓦的电力。只有车载核反应堆可以提供这种功能。与此同时,Chang-Diaz和他在Ad Astra火箭公司的同事(这是一个非常古老的名字)正忙着为VASIMR准备2012年与NASA在国际空间站的测试。这可能只是远距离太空旅行中一种新力量的开始。查看图库- 3图像