总推力仅0.32牛,近60吨重的中国空间站,为何使用4台霍尔电推?
神舟14号已停靠在天和核心舱节点舱的下向端口上 , 中国空间站组合体由“一舱二船”结构变成“一舱三船”结构 , “一”字变成了“T”字 , 当然 , 这还不是最终的形状 , 因为问天实验舱和梦天实验舱很快就要上天了 。
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天和核心舱重约22.5吨 , 天舟货运飞船带货重约13.5吨 , 神舟载人飞船约8吨 , 神舟14号的到来 , 让中国空间站组合吨位又增加了8吨 , 总吨位接近60吨 , 等问天和梦天实验舱到来后 , 就达到了100吨级 。
近60吨的中国空间站简直就是一个庞然大物 , 但是却安装了推力4台只有0.08牛的霍尔电推进器 , 总推力只有0.32牛 , 举起一枚鸡蛋需要0.5牛力量 , 连一枚鸡蛋都举不起来 , 中国空间站为何要使用霍尔电推呢?
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地球大气层主要集中在100公里以内 , 但实际上 , 有大量气体延伸到了1000公里之外 , 因此 , 运行在400公里高度上的中国空间站仍在稀薄的大气层中 , 受大气阻力影响 , 中国空间站的自然高度就会缓慢下降 。
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根据统计数据显示 , 国际空间站和中国空间站的自然高度每天都会下降几十米 , 一个月下来就是几公里 , 因此 , 不论是国际空间站和中国空间站都会定期进行一次轨道提升机动 , 提升机动需要使用燃料 。
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国际空间站的总吨位为419吨 , 为了提升轨道 , 俄罗斯舱段每年需要消耗近8吨燃料 , 8吨航天燃料值不了多少钱 , 但贵就贵在火箭发射成本上 , 每增加1公斤负载 , 火箭发射成本增加1万美金 , 8吨燃料就要增加8000万美金 。
等问天实验舱和梦天实验舱都上天后 , 中国空间站的总吨位达到100吨 , 是国际空间站的总吨位的4分之1 , 这意味着中国空间站为了提升轨道 , 差不多也要消耗掉2吨燃料 , 增加2000万美金的成本 。
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天和核心舱也安装了4台2500N的化学推进器 , 专门用来提升轨道高度 , 为了尽量节约成本 , 天和核心舱特意安装了4台总推力仅0.32牛的霍尔电推进器 , 长时间推进 , 以减缓中国空间站组合体下降速度 。
霍尔电推进器推力不大 , 但是对燃料的利用却是十分高效 , 要比普通化学推进器高效好几倍 , 霍尔电推进器可以长时间推力 , 一天24小时不停地推进 , 尽量阻止中国空间站组合体高度的下降 。
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【总推力仅0.32牛,近60吨重的中国空间站,为何使用4台霍尔电推?】霍尔电推进器是世界上最先进的推进系统 , 以氙气和氩气作为推进剂 , 先使用霍尔效应原理 , 将气体分子变成离子状态 , 然后使用强电场将离子喷射而出 , 离子喷射过程就会产生推力 , 因此 , 霍尔电推进器非常高效 。
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在航天领域 , 霍尔电推进器应用非常广泛 , 例如日本的隼鸟2号采样飞船就使用了4台霍尔电推进器来长期增加飞行速度 , 每台推力霍尔电推进器仅为9毫牛 , 4台同时开启也只有36毫牛的推力 。
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