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氙氣在空間／衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

文章出處：責(zé)任編輯：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2023-06-25 10:38:25【大中小】

高純氙氣

用于衛(wèi)星發(fā)射的離子發(fā)動(dòng)機(jī)和離子漿推進(jìn)器使用燃料氙氣，由于氙氣重量和密度很重，重量約是空
氣的4.5 倍重，主要用作衛(wèi)星的軌道位置保持和機(jī)動(dòng)控制。

在離子發(fā)動(dòng)機(jī)磁腔的尾部，有一對(duì)分別帶正電荷和負(fù)電荷的金屬網(wǎng)，正電荷和氨離子產(chǎn)生的強(qiáng)大電
磁推力把缸離子高速（約100 OOOkm/h ）噴射出去，并因此產(chǎn)生反沖力推動(dòng)飛行器向前運(yùn)動(dòng)。它的推
力比化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)要小得多，但是它可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)幾個(gè)月甚至幾年，所以，飛行器最終獲得的速度
可達(dá)化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的10倍。

氙氣的非冷凝性質(zhì)，使離子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎可以立即起動(dòng)或關(guān)機(jī)，簡(jiǎn)化配電系統(tǒng)和絕緣器設(shè)計(jì)。

氙作為推進(jìn)劑有以下優(yōu)點(diǎn)：無(wú)污染，不與航天器表面材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。無(wú)毒，不會(huì)污染空間環(huán)境
和地球生物圈。確保地面試驗(yàn)人員的健康和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外環(huán)境的凈化。能夠利用現(xiàn)有地面真空、低溫環(huán)境
試驗(yàn)設(shè)備。氙離子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍已經(jīng)從早期的靜地軌道衛(wèi)星南北位置保持?jǐn)U大到姿態(tài)控制、軌
道機(jī)動(dòng)、非推進(jìn)應(yīng)用作等離子體開(kāi)關(guān)和行星際航行。采用氙粒子發(fā)動(dòng)機(jī)，其比沖是通常使用的雙組元發(fā)
動(dòng)機(jī)的12倍。比沖是推進(jìn)效能的衡量指標(biāo)，對(duì)于相同的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，采用氙粒子發(fā)動(dòng)機(jī)只需比雙組元推進(jìn)
系統(tǒng)少得多的燃料即可完成衛(wèi)星的姿控與軌控。通常，一顆衛(wèi)星的氙粒子發(fā)動(dòng)機(jī)是由4 個(gè)值氣罐（ 2 : 2 備份）
和2個(gè)功率處理器組成，從而完成衛(wèi)星的軌道位置保持。每個(gè)氙粒子發(fā)動(dòng)機(jī)每年僅消耗2.5 kg燃料，因此每
年衛(wèi)星軌道保持僅需消耗5kg燃料。對(duì)于一顆15年壽命的衛(wèi)星而言，采用缸粒子發(fā)動(dòng)機(jī)將節(jié)省90%的推進(jìn)劑
質(zhì)量，因而可以大大節(jié)省衛(wèi)星的發(fā)射價(jià)格，或可以用于增加更多的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，或用來(lái)延長(zhǎng)衛(wèi)星的壽命，這
將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

氙粒子可產(chǎn)生更大的推力，且由于其惰性特點(diǎn)，使得它既不易腐蝕，又安全。20 世紀(jì)90年代中期，這一
技術(shù)已開(kāi)始用在各種不同的衛(wèi)星上，一般衛(wèi)星要使用60000L氙氣，西方國(guó)家運(yùn)行的通訊衛(wèi)星系統(tǒng)和無(wú)人探測(cè)
衛(wèi)星是較大消費(fèi)領(lǐng)域。

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