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环球:流浪地球里的那种推进器 中国获可载入史册的大突破

环球时报 2020-01-20 08:15:03

人类目前喷得最快的燃料组合,是液氢和液氧,喷射速度可以达到每秒3500米左右。要突破这个极限瓶颈,需要靠霍尔效应电推力器,这种设备的喷射速度可达每秒10000米以上,最高可以达到每秒80000米。

环球时报》前几天用《大突破!赞就完事了》这个标题,来报道中国航天1牛顿霍尔效应电推力器点火成功的消息。

这个事儿,很多网友在评论区表示不明觉厉,我们今天就详细解释一下,让大家能赞得踏实,再赞个通透。

霍尔效应电推力器本质上也是一种火箭发动机,属于电火箭发动机的范畴。

流浪地球里的行星发动机

火箭机推进最重要的指标是什么?是一种叫比冲的玩意儿。我们知道,在中学物理当中有叫做动量守恒的概念,对于火箭来说,往后喷出去多少动量,自己就得到了多少动量。这就是火箭推进的基本原理,伟大的齐奥尔科夫斯基公式就是这么来的。动量的计算方法是质量乘以速度。也就是说,火箭喷出去的物质乘以喷射速度就是动量。火箭要是想飞得快,有两个办法,一个是多喷点东西,二个是喷快一点。显然,喷快一点的选择比较理想。因此,人们建立了一个叫做比冲的概念,也就是说,把一千克的推进剂变成燃气喷出去,能产生多少冲量——中学物理还说了,冲量等于动量。喜爱物理的人们一算就会发现,比冲的单位和速度不是一样的吗?没错,比冲乘以重力加速度就等于火箭喷气的流动速度。

那么问题就容易解决了,要想火箭飞得快,就得能喷,使劲喷!

人类喷了几十年,终于无奈地发现一件事,喷得最快的燃料组合,也不过就是液氢和液氧,喷射速度可以达到每秒3500米左右。看起来这个数字很不错,但是考虑到火箭自己还有庞大的金属结构、电子系统、要运载的卫星……如果是载人飞行,还要加上人的肉身和呼吸用的空气,维持生命用的饮水、食物,3500这个数字太可怜了。

如果我们要带着地球流浪到比邻星去,液氢液氧是一点可能性都没有的。大家等死吧。

然而,电火箭发动机或许可以做到。用电场和磁场把离子和电子加快到极高的速度,从喷管喷射出去。虽然这些微观粒子的质量很小,但速度极快,同样可以实现很高的比冲。

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