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电火箭（用于卫星姿态控制等的设备）

次浏览 | 更新时间：2023-05-20

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电火箭

用于卫星姿态控制等的设备

电火箭是正在发展中的新技术，属于非常规推进系统。也称为电推进火箭，它和化学燃料的运载火箭工作原理不同。化学火箭利用推进剂的化学反应（燃烧或分解）产生燃气，再使燃气从喷管排出而产生推力。电火箭是借助电能使工质离解成为带电粒子，再通过加速这种带电粒子流来获得推力。它的排气速度很高，每秒可达几十公里、几百公里，甚至更高。

基本信息

外文名	electric rocket
排气速度	每秒可达几十公里、几百公里
适合	各种卫星的姿态控制和轨道修正
特点	推力小、速度快、操作灵活等

电火箭介绍

根据能源的不同，火箭可分为化学火箭、电火箭、太阳能火箭和核火箭等。化学火箭又分为固体火箭、液体火箭和混合推进剂火箭，不论何种火箭，它们的工作原理都是通过发动机喷出高速气体，由其产生的反作用力推动火箭前进。

利用电火箭发动机推进的火箭（见电火箭发动机）。电火箭具有推力小、速度快、操作灵活等特点，适合于各种卫星的姿态控制和轨道修正。欧洲首颗月球探测器“智慧—1号”上采用的这种新型动力装置，利用高效砷化镓太阳能帆板把太阳光能转换成电能，并通过特设结构使部分电能产生电磁场；同时利用稀有惰性气体氙气作为工作介质。该新型动力装置在航天器上还是首次使用，它比通常使用的化学火箭的效率要高出10倍，且需工作介质较少，可使航天器携带更多的有效载荷。由于太阳能是用之不竭的再生能源，因此它能在太空无重力状态下连续工作几年时间。这种动力装置的缺点是产生的推力很小，加速很慢。

电火箭

电火箭与常规火箭相比，没有庞大的身躯，就像一台小小的电子仪器，其推力也小得多。

通常常规火箭的推力可达30兆牛，这个巨大的能量可将成千上万吨的航天器送入太空。而一般的电火箭，由于电子的质量很小，它所产生的推力也就十分微弱，往往只有1／50牛。这种力量在地球上仅能托起一只乒乓球，与常规火箭相比，显得非常渺小。

不过，对于在太空中处于失重状态下的航天器来说，这个微弱的力足以推动其前行或移动了。1968年，美国首次将一组4个彼此相差90度的微型电火箭安装在一个同步卫星上。尽管这些电火箭只能产生很小的推力，但在几乎没有什么阻力的太空，它足以保证同步卫星的正确运行。

电火箭定位的精确度也令人吃惊。欧洲航天局在2000年发射的6颗卫星上，全部采用了电火箭定位技术，它们在相隔500万千米的距离上，位置精确度却达到了1厘米。如此高精度的技术的确令人折服。

电火箭按电能的推进剂不同，可分为电热系统、静电系统和电磁系统三类。与燃料消耗大、寿命短的化学火箭相比，使用电能推进剂的电火箭几乎不用担心推进剂用尽的问题，它可以长时间地连续运行。另外，电火箭还有能多次启动和控制的优点。

电火箭发动机介绍

用电能加速工质（工作介质）形成高速射流而产生推力的火箭发动机。它与化学火箭发动机不同，能源和工质是分开的。电能由飞行器提供，一般由太阳能、核能或化学能经转换装置得到。工质常用氢、氮、氩或碱金属（铯、汞、铷、锂等）的蒸气。电火箭发动机比冲高、寿命长（可起动上万次，累计工作上万小时），但推力小于100牛（10公斤力）,适用于航天器的姿态控制、位置保持和星际航行等。

电火箭推进的空间探测器

1906年美国R.H.戈达德提出用电能加速带电粒子产生推力的设想，并于1916年进行了初步试验。电火箭发动机的推力很小，不可能用它从地面发射任何有效载荷，因此一直未能进入实用阶段。直到1957年第一颗人造地球卫星上天以后，电火箭发动机的研究才逐渐引起重视。1960年以后，苏联、美国研制出各种电火箭发动机，并进行了多次空间飞行试验。中国和其他一些国家也相继开展了电火箭发动机的研究和制造。已研制成功100多个不同类型、不同尺寸的发动机，使电火箭发动机进入了实用阶段。

电火箭发动机由电源、电源交换器、电源调节器、工质供应系统和电推力器等组成。电源和电源交换器供给电能；电源调节器按预定程序起动发动机，并不断调整电推力器的各种参数，使发动机始终处于规定的工作状态。工质供应系统贮存和输送工质。电推力器将电能转换成工质的动能，使其高速喷出产生推力。

电火箭发动机按工质加速方式可分为三种类型：电热火箭发动机、静电火箭发动机和电磁火箭发动机。

电热火箭发动机

利用电能加热工质（如肼、氨、氢等）使其气化，经喷管膨胀加速、喷出产生推力。电热火箭发动机按加热方式又可分为电阻加热式和电弧加热式两种。电热火箭发动机比冲为700～1000秒，推力为0.01～0.1牛（约10-3～10-2公斤力）。

静电火箭发动机

这种发动机的工质（如汞、铯、氢等）从贮箱经过电离室电离成离子，在引出电极的静电场力作用下加速形成射束。离子射束与中和器发射的电子耦合形成中性的高速束流，喷射而产生推力。推力通常在(0.5～25)×10-5牛之间，比冲达8500～20000秒。

电磁火箭发动机

利用电磁场对载流等离子体产生罗伦茨力的原理，使处于中性等离子状态的工作介质加速以产生推力。其比冲为5000～25000秒。

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