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俄媒报道:俄罗斯积极研发新航天发动机

俄媒报道:俄罗斯积极研发新航天发动机

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参考消息网4月16日报道 俄罗斯《观点报》4月12日发表一篇报道,题为《俄罗斯研发新航天发动机》。全文摘编如下:

自人类首次迈向太空61年后,俄罗斯在航天成就方面处于怎样的地位?在埃隆·马斯克的光环之下,人们的感觉是,俄罗斯的地位不再那么重要。不过,最近一则看似不起眼的新闻反而证明了俄罗斯的重要性:俄科学家打算到2024年时完成无电极等离子体火箭发动机的研发工作。俄多个研究小组参与研发。预计将制造出最高100千瓦的不同功率的离子和等离子体发动机。

运载火箭使用的化学发动机则不一样——它们发出隆隆巨响、在短短几分钟内强有力地将火箭从地球送往太空。等离子体火箭发动机因功率低而不受瞩目。但对现代航天器来说,进入太空只是工作的第一步。要想到达“工作地点”,还得有一段路程,为降低发射成本,一次会发射几组航天器,其中或包含多达几十颗卫星。

与此同时,航天器并非被送到指定地点,而是被送入某个“中间”轨道,然后每个航天器须自行抵达正确轨道。为此需要的正是高效且可长时间在太空运转的特殊发动机。

化学发动机不是太空作业的最佳选择。首先,它们消耗燃料的速度太快,而且燃料和发动机本身的质量过大。其次,它们的总工作时长通常不超过几十分钟。最后,使用脆弱的电子元件和庚基需要额外保护,这又增加了发动机的尺寸和重量。

大多数在轨道上作业的航天器使用的是在静电场中为工质粒子加速的静电火箭发动机。

让我们循序渐进地了解这种发动机。火箭发动机均为工质型发动机。电火箭发动机是工作原理基于将电能转化为粒子的定向动能的发动机。电发动机包括静电发动机。

静电发动机的主要工作原理是制造静电场,该静电场通过制造动能加速工质粒子运动。这种发动机分两大类型——离子发动机和等离子体发动机。这两种发动机的工作原理类似,都是通过静电场或准电中性等离子体为工质(通常是氙粒子)加速。氙粒子可获得极高比冲量,达每秒几十公里。

这种发动机的特点在于,使用工质极少。发动机和工质的重量在300克到几千克之间。而且静电发动机可工作成百上千个小时,这点与化学发动机不同。

静电发动机的推力的确很小,所以在地球上无用武之地。但在太空,当无需提供高加速度时,这种发动机非常好用。它可将航天器送达正确轨道,保证精确定位,甚至可为星际远航任务提供加速度。

就星际飞行而言,离子发动机更适合,其比冲量要高得多。而等离子体发动机在地球轨道的航天器上表现出色。顺便说一句,美国一网公司的所有卫星均使用等离子体发动机。

既然等离子体发动机已经投入使用,为何还要研发新的?因为要不断完善静电火箭发动机技术。发动机越来越强大,研发人员致力于提高发动机的工作效率,将无故障运行时间延长至数千小时。

研发这种强大的发动机将保证航天器的运动和变轨更加高效。库尔恰托夫研究所副所长谢尔盖·科罗布采夫说:“强大的无电极等离子体火箭发动机可在近地空间保障长时间巡航,为研发太空通信和指挥系统助一臂之力、使拦截太空垃圾和小行星成为可能、帮助实现太空设施间的运输。”

无电极等离子体火箭发动机首先对军民两用航天器有益。只有航天器具备足够的变轨和机动能力、甚至能改变敌方航天器的轨道,侦察卫星和拦截卫星的工作才能高效。对于这种航天器来说,新发动机可谓必不可少。

另一个值得注意的俄项目是配备兆瓦级核动力推进装置的“宙斯”号核动力太空拖船。简言之,“宙斯”号的本质是一个安装了散热装置的核反应堆、多个将热能转化为电能的发电机和大量静电火箭发动机。静电火箭发动机在其中发挥推进器的作用。整个系统的效率将取决于这些发动机的功率和比冲量。而这将为未来完成往返于地球和月球的多次飞行和完成火星及其他星际任务带来可能。

这一切正是通过离子和等离子体发动机实现。因此,这实际上蕴含着俄航天业发展的重大前景。俄罗斯不仅自主研发和生产这种航天发动机,而且不断进行完善,且在很大程度上处于世界领先地位。

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