国内首次实现在轨换气！百吨空间站为何用0.32牛霍尔电推？

发布时间：2023-06-23 09:00:50 所属栏目：动态来源：互联网

导读： 　　在2023年6月,中国航天又创下了一个“人类的第一次”,即中国空间站组合体首次在轨实现了“换气”。

　　说到“换气”，估计大家第一时间联想到空间

　　在2023年6月,中国航天又创下了一个“人类的第一次”,即中国空间站组合体首次在轨实现了“换气”。

　　说到“换气”，估计大家第一时间联想到空间站组合体舱内可供航天员们呼吸的空气，为何要更换舱内空气？是质量太差了吗？我要告诉大家的是，这里所说的“换气”指的是更换“氙气”，“氙气”是霍尔电的推进剂。

　　霍尔电推进器比传统火箭推进器更优秀，能量转化效率极高，这么先进的推进器国际空间站没用上，反被中国空间站给先用上了。

　　神舟16号载人飞船在轨对接，天舟5号再次对接空间站组合体，中国空间站组合体是“三舱三船”结构，总质量达到100吨。

　　天和核心舱约22.5吨，问天实验舱约23吨，梦天实验舱约23吨，神舟16号飞船约8吨，天舟5号飞船约14吨，天舟6号飞船约14吨。

　　中国空间站的霍尔电推进器就安装在天和核心舱尾部舱壁上，但是却只安装了4台0.08牛的霍尔电推进器，共产生0.32牛的推力。

　　1牛推力才能举起一枚约50克重的鸡蛋，而0.32牛推力连枚鸡蛋都举不起来，百吨重的中国空间站组合体为何使用霍尔电推进器呢？

　　霍尔电推进器不同于火箭发动机，通过电离的方式将惰性气体转化为带电离子，加速带电离子，高速带电离子从尾部喷出从而产生推力，推力虽然微弱，但高比冲和高效率让它成为航天器的首选。

　　霍尔电推进器以氙、氡、氩、铋、碘、镁和锌作为燃料，而我国用于中国空间站上的霍尔电推进器以氙气作为燃料。

　　都说地球大气层厚度约为100公里，但实际上地球大气能延伸至1000公里之外，中国空间站运行在约400公里高度上，仍处在稀薄大气层中，大气的阻力让空间站高度不断下降，需要定期提升轨道高度。

　　例如国际空间站轨道高度每个月下降好几公里，为了保证轨道高度，绝大部分国际空间站轨道都会定期进行动态调整的轨道动态平衡的提升，重型火箭发动机不断迭代启动，从而可以耗费大量推进剂。

　　国际空间站轨道提升任务由俄罗斯舱段负责，每年耗费约8吨燃料，8吨燃料的确值不了多少钱，但是要火箭运送上去，每公斤负荷成本约1万美金，因此，国际空间站轨道提升成本约8000万美金。

　　霍尔电推进器推力虽微弱，但是可以长时间推进，霍尔电推进器高效率可以减少火箭发动机燃料的耗费。

　　除此之外，霍尔电推进器电推进系统还用于姿态控制的微调和轨道微修正，空间站围绕着地球旋转，但是空间站一面始终朝向地球，即保持正确姿态，而陀螺仪就是保证空间站正确运行姿态的仪器。

　　国际空间站有4个重272公斤的电动控制力矩陀螺，每分钟6600转，产生4880Nms角动量，保证国际空间站正确飞行姿态。中国空间站有6个重170公斤的电动控制力矩陀螺，产生4800Nms的角动量，霍尔电推进器则是对控制力矩陀螺进行补充。

　　天和核心舱于2021年4月29日入轨，这意味着天和核心舱上的霍尔电推进器已经连续使用了两年多，作为燃料的氙气已经耗尽了，需要进行补加氙气。

　　中国空间站空氙气瓶统一了接口，可以通过搭积木的方式把新的氙气瓶连接到旧氙气瓶上，但是中国航天采取直接更换氙气瓶的方式补充氙气，这种方式难度更大，但更彻底，可减轻空间站负重。

　　此次更换氙气瓶是空间站机械臂自动完成的，说明了空间站机械臂的功能非常强大，为了以防万一，中国航天还准备了“Plan B”计划，如果空间站机械臂自动更换失败了，航天员手动更换氙气瓶。

　　其它国家从未在太空更换过霍尔电推进器燃料，都是一次性的，比如日本隼鸟2号安装了四个霍尔电推进器，飞在遥远外太空中，不可能更换燃料，中国首次在轨更换电推燃料，中国航天又创造了一项“人类首次”。世界第一”的纪录。这是中国航天史上的又一个里程碑，标志着中国在空间技术领域取得了重大突破。

（编辑：南平站长网）

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