人類對(duì)殖民火星感興趣！平均而言，火星距離地球大約2.253億公里。即使距離最近的時(shí)候，它離地球仍然有5630萬(wàn)公里。使用傳統(tǒng)的化學(xué)火箭將我們送到火星至少需要7個(gè)月的時(shí)間，有沒(méi)有什么辦法能讓飛得更快？

為了取代傳統(tǒng)的火箭燃料，科學(xué)家和工程師們轉(zhuǎn)向了等離子火箭，從而將我們推進(jìn)到更遠(yuǎn)的外太空。在這種火箭中，推進(jìn)劑氣體變成了等離子體，然后被電場(chǎng)從引擎的后部推出去，從而向航天器提供推力。

?

這些火箭需要在外太空中工作，因?yàn)榈厍虮砻娓浇目諝饷芏冉档土说入x子體中產(chǎn)生推力所需的離子的加速度，所以我們實(shí)際上不能使用它們從地球上發(fā)射出去。

目前在太空中經(jīng)常使用的有兩種等離子發(fā)動(dòng)機(jī)，霍爾推進(jìn)器就是其中之一。在這個(gè)裝置中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)以垂直的方式設(shè)置在腔室中。當(dāng)電流通過(guò)這些場(chǎng)時(shí)，電子開(kāi)始以超快的速度繞圈旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推進(jìn)劑氣體被噴射到設(shè)備中時(shí)，高速運(yùn)動(dòng)電子將原子中的電子撞出來(lái)，形成了一個(gè)等離子體。這些離子從引擎后面被噴射出來(lái)，產(chǎn)生推動(dòng)火箭前進(jìn)所需的推力。

雖然電離和離子加速的兩個(gè)過(guò)程是分步驟進(jìn)行的，但它們發(fā)生在引擎的同一空間內(nèi)?；魻柾屏ζ骺梢詾槭褂玫妮斎牍β十a(chǎn)生大量推力，因此它們的運(yùn)行速度非?？臁５撬鼈兊娜加托适怯邢薅鹊?。

另一種更省油的等離子發(fā)動(dòng)機(jī)是網(wǎng)格離子發(fā)動(dòng)機(jī)。在這種常用的裝置中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)沿發(fā)動(dòng)機(jī)室壁分布。當(dāng)施加電能時(shí)，高能電子在磁場(chǎng)中沿著磁場(chǎng)壁振蕩。與霍爾推力器類似的方式是，電子能夠?qū)⑼七M(jìn)劑氣體電離成等離子體。為了創(chuàng)造推力，在腔室的末端放置了電網(wǎng)，以加速離子的釋放。在這個(gè)引擎中，電離和加速發(fā)生在兩個(gè)不同的空間。

盡管網(wǎng)格離子發(fā)動(dòng)機(jī)比霍爾推進(jìn)器更省油，但其缺點(diǎn)是單位面積無(wú)法產(chǎn)生同樣多的推力。根據(jù)他們想要完成的工作類型，科學(xué)家和航空航天工程師會(huì)選擇更適合任務(wù)的發(fā)動(dòng)機(jī)。

?

傳統(tǒng)化學(xué)火箭已經(jīng)很棒了，但它們也有其局限性?；鸺剂戏浅Ｖ兀倚史浅５?，不能提供足夠的推力來(lái)快速到達(dá)目的地。在離開(kāi)地球進(jìn)入軌道的過(guò)程中，燃料基本上已經(jīng)使用完了，所以剩下的時(shí)間基本上都是無(wú)動(dòng)力飛行。

等離子火箭使用的燃料要比這些傳統(tǒng)引擎少得多，例如從地球軌道到月球軌道只需要113升的氣體?。等離子體火箭逐漸加速，可以在23天內(nèi)達(dá)到每秒55公里的最高速度，這是任何化學(xué)火箭的4倍?。旅行時(shí)間越短，宇航員暴露在輻射下、骨質(zhì)流失和肌肉萎縮的風(fēng)險(xiǎn)就越小。


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào)，在對(duì)話框：
回復(fù)【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書(shū)籍】，了解最新科普書(shū)籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥(niǎo)知識(shí)】，學(xué)習(xí)觀鳥(niǎo)相關(guān)科普知識(shí)
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情
?