2011年抢的加碘盐吃完了吗?别扔,可以用来做卫星和空间站的动力

说到卫星和空间站的推进系统,除了传统的化学火箭发动机之外,还有电推进系统,比如静电离子推进器、霍尔效应推进器等。我国空间站就安装了4台LHT100霍尔推进器,单台推力80毫牛,可以吹动一张纸。而目前我国研制的最大霍尔推进器,功率达到20千瓦,单台推力跨越到牛级,接近目前国际上最先进的3牛水平。

工作中的霍尔推进器

不过,任何发动机推进系统要想在太空中发挥作用,必须向后喷出点什么,这被称为推进剂,或者叫“工质”。而霍尔推进器常见的工质是氢气、甲+丁烷气、氩气等,其中最主要的是氙气,将它们以每秒10到80公里的超高速度喷出去,从而产生推力。

喷射速度够高的

不过,氙气非常稀有,在大气中的含量大概不到百万分之一,而应用却又非常广泛,在医疗、半导体行业普遍存在,甚至开车的朋友都知道氙气大灯,这导致它的价格偏贵,每公斤达到5000美元。更为致命的是,曾有统计数据表明,按照现在这样的速度,再有10年内,氙气的需求就会超过供应。

氙气

在这种情况下,科学家一直寻找替代氙气,可以用在霍尔推进器里的工质,于是碘就临危受命了。没错,就是你抢的加碘盐里的碘,所以说2011年抢的盐,如果到今天还没吃完的话,先别扔,说不定可以用来做卫星和空间站的动力。

2011年抢的盐,你吃完了吗?

而就在最近,法国一颗2020年11月发射的20公斤重小型“立方体”卫星,在480公里高的近地轨道上,以碘作为霍尔推进器的推进剂,进行了11次操作,均取得了成功,这标志着经过科学家们十几年的研究,碘终于堪大用了,甚至能“改变游戏规则”。

真的能“改变游戏规则”?

碘在固体时时黑色的,升华成气体后就变成紫色了

固体碘

当然,凡事都有正反两面,用碘作为霍尔推进器的工质,也有一些问题需要克服,比如它容易“腐蚀”金属,所以要用陶瓷或者聚合物将它和霍尔推进器的金属部分隔离开。其次,只要在较低压力下加热,碘就会直接从固体升华为气体,再变成等离子体,但这个过程是非常缓慢的,据说需要10分钟才能完成转变,所以要想将它用在未来的太空战机等反应灵活的航天器上可不行。

碘从固体到等离子体,需要10分钟

用碘做霍尔推进器的工质,还有一个问题必须解决,那就是宇宙中气体到处都是,氙气在地球上稀有,但是在宇宙气体角落里说不定就不稀有了。而碘作为固体,在宇宙中的存量比气体少多了,所以将来霍尔推进器如果能陪伴人类进行星际远航,最好能同时使用氙气和碘,包括铋、镁和锌等。

什么事情都要有B计划

章最后,咱们再来回到一个问题,相信很多人看了第一段,会有个疑问,我国空间站的LHT100霍尔推进器功率才80毫牛,只能吹动一张纸,够干嘛的?实际上,在太空飞行中,很多时候需要不断地加速,虽然推力只够吹得动一张纸,但是积累下来,非常客观。而且霍尔推进器的比冲很大,大约为1000-8000s,喷气速度最大可达每秒10到80公里,以后万一将它做大了,那肯定是很牛的。

霍尔推进器真的能做大吗?

 

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