等离子发动机原理,等离子发动机全方位解读

近日有外媒报道有科学家设想利用等离子发动机畅游宇宙，看了这篇报道小编也是不禁惊叹等离子发动机的巨大能量，也许很多很多网友对于等离子发动机并不是很了解，所以今天皮卡中国的小编特别准备了这篇文章，主要就是和各位网友一起分享关于等离子发动机的相关资料。

什么是等离子发动机？

到底什么是等离子发动机，为什么在很多人的眼里它是神秘的，其实等离子发动机离我们并不遥远，它也就是我们通常所说的“电火箭”。知道了什么是等离子发动机并不能说我们就了解了等离子发动机。

所以接下来小编还要带着各位车友看看等离子发动机的原理，等离子发动机的原理也并不复杂，推进剂被电离成粒子，在电磁场中加速，高速喷出。

等离子发动机视频：

等离子发动机原理：

等离子发动机的能量来自电力，可以来自太阳能电池板，或者核电池，通过从发动机尾部喷射出阳离子来推动飞船前进，所以等离子发动机的驱动方式也被叫做电力驱动方式。

目前航天的系统分为化学推进和电推进两种系统，中国几乎都是使用的化学推进系统。但是电推进比化学推进有以下的优势：

1、电推进不受化学推进剂可释放化学能大小的限制。经验表明一般化学推进剂的能量为70MJ/kg。电推进不受这些限制，它理论上可以达到任何能量。

2、电推进的比冲比化学推进的比冲高很多，由于电推进比化学推进的比冲大得多，所以它所需的推进剂将会少的多，从而增加卫星的有效载荷，提高卫星性能和效益。

3、对一些在轨推进的任务，电推进有明显的优势。它可以获得比化学推进更准确的姿态和化学控制。对一些重定位的任务，重定位的速度会更快并且能量消耗也更少。

4、等离子发动机是电推进系统的一种，并已经在国外应用相当成熟。只是在中国还处于初级阶段，其应用的主要介质就是等离子体。

从发展趋势来看，美国的研究范围几乎覆盖了所有类型的电推力器，但以等离子发动机的研制为主，美国航宇局在其中扮演了最活跃的角色。最近它有一项规模很大的计划，即“太阳电推进技术应用及准备计划”。原文地址：http://www.pikacn.com/news/201511/3627.html

所以提到等离子发动机，就不能不提美国的深空1号探测器。虽然离子发动机过去在卫星上经常使用，但都是作为辅助发动机，用于姿态调整或者轨道维持。

而深空1号第一次将离子发动机作为主发动机使用，深空1号的离子发动机也是迄今为止将电能向推力转化效率最高的，在太空中运行寿命最长的，也是比冲量最高的，比冲量超过3,000秒。

这种等离子发动机追根溯源可以推到上个世纪的60年代，但到现在仍可以满足美国宇航局的两个目标，也就是大大减少旅程时间和初重，以低成本更快地完成行星际任务。而1998年10月24日发射的深空1号探测器的任务除了测试12项先进科技(其中包括作为主发动机的离子发动机)，就是为了完成探测小行星和遥远的彗星这样的行星际任务。下面我们就来看看关于美国的深空1号探测器的有关详情。

1998年10月美国航宇局发射的空间探测器“深空”1号率先实现了以离子发动机系统为主推进，这标志着电推进的应用进入了一个崭新阶段。“深空”1号在离子推进系统工作期间，其自主导航仪能够根据太阳电池阵产生电能的模型和器载设备功耗的情况，选择推力器的节流级，调节推力大小。

在一般情况下，弹道机动和中途修正也由等离子推进系统来执行。

而且据媒体报道欧空局已经将电推进作为未来十大尖端技术之一。目前法国正在研制稳态等离子体推力器，欧空局向月球发射SMART－1探测器的目的之一就是验证如何利用离子推进技术把未来的探测器送入绕水星运行的轨道。

俄罗斯的稳态等离子体推力器也得到了实际应用，日本的电弧加热式推力器已在空间自由飞行器上通过在轨测试。目前国际电推进研究对象还扩展到了一些采用新的工作原理的推进方案，如采用微加工工艺成型的微型离子器、采用等离子体气体聚变的推力器等，而所有这些项目大多得到了政府和大公司的资金支持，国际上核推进技术的研发也已崭露头角。

运用核推进火箭，探测器到达土星的飞行时间只需要3年，而传统航天器则要花费7年的时间。核推进火箭非常安全而且有利于环保，这一点与人们平时的想象相反，因为发射核火箭时，放射性并不强。载有核助推器的空间探测器可作为普通化学火箭头部的有效载荷被发射出去，当有效载荷进入地球高轨道(即大约800千米以上)时，核反应堆开始工作。

制造核动力火箭发动机所需的技术并非遥不可及，目前美国已经设计出一种小型核动力火箭发动机，称为微型核反应堆发动机，大约还要6～7年可制造出来。

美国航宇局最近表示，它近期在月球探测技术方面想做的主要是加速包括核能推进在内的新推进技术的研发工作。在月球探测中，缩短到达月球的时间，使观测卫星能以较少的推进剂携带更多的观测仪器等要求，都会使电推进、核推进等高效推进技术成为最重要的技术而得以更快地发展。

高效能源变换技术将朝着小型、轻便太阳电池方向发展。在传输技术方面，未来将开发微波或激光能源传输技术，包括从卫星到月球探测器，从月球上的能源站到月球探测器等的能源传输。

由于传统控制技术越来越难以满足航天器月球探测任务多样性和姿态控制、轨道控制的高性能指标要求，先进航天国家早在20世纪80年代就着手发展航天器智能自主技术，并在自己的空间探测计划中逐渐增大了对智能自主技术的投入力度。

欧空局较早就展开了在轨智能自主技术的研究。美国航宇局“新盛世”计划把智能自主技术放在首位，旨在研制自主航天器，使深空探测器能自主完成导航控制、数据处理、故障判断和部分重构与维修工作，从而大大减少对地面测控、通信等支持系统的依赖。俄罗斯和日本的航天研究机构，在自主技术方面也都开展了研发工作，印度宇航界也非常重视具有自主功能的软件的开发。

先进航天国家在“战略规划→研究开发→型号应用”各个层次都非常重视探测器智能自主技术。他们往往按照“走一步、看一步、想一步”的三步曲进行发展，即利用先进成熟技术做当前之事，与此同时大力 开发试验下一步先进技术，同时还要想到更远的需求以便提早作技术发展的战略规划。

等离子发动机如此受到热捧是不是就说明等离子发动机十全十美毫无缺陷了呐，其实目前的等离子发动机的最大缺点是推重比太小，其推力只相当于一张纸对于你的手的压力，显然这样的发动机无法让飞船和探测器脱离地球的重力场，也无法携带大的负载。

但这个缺点却被这种发动机在太空中的表现弥补了，由于它优越的比冲量，它最终能把传统的化学火箭远远抛在身后。换句话说就是尽管传统的火箭发动机有更高的推重比，但是却以很低的比冲量把燃料在很短的时间内消耗光，而现在的等离子发动机能持续运转好多月甚至数年，这样，尽管推力小，但能通过长时间的积累达到更高的总冲量并最终达到更高的速度。

结语：以上就是今天我们所了解的有关等离子发动机的主要内容，等离子发动机已经不是神话这一被热捧被视为高新技术势必会带来很不一样的体验，开启发动机的新时代之旅，或者说等离子发动机是汽车发动机革命中新生的一颗可持续的心脏，也许这并不夸张。