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氙氣在空間／衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用


氙氣在空間／衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

高純氙氣


      用于衛(wèi)星發(fā)射的離子發(fā)動機(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)動控制。


      在離子發(fā)動機(jī)磁腔的尾部，有一對分別帶正電荷和負(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)生反沖力推動飛行器向前運動。它的推力比
化學(xué)燃料發(fā)動機(jī)要小得多，但是它可以長時間運轉(zhuǎn)幾個月甚至幾年，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)動機(jī)幾乎可以立即起動或關(guān)機(jī)，簡化配電系統(tǒng)和絕緣器設(shè)計。


      氙作為推進(jìn)劑有以下優(yōu)點：無污染，不與航天器表面材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。無毒，不會污染空間環(huán)境和
地球生物圈。確保地面試驗人員的健康和實驗室內(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
設(shè)備。氙離子火箭發(fā)動機(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、
非推進(jìn)應(yīng)用作等離子體開關(guān)和行星際航行。采用氙粒子發(fā)動機(jī)，其比沖是通常使用的雙組元發(fā)動機(jī)的12倍。
比沖是推進(jìn)效能的衡量指標(biāo)，對于相同的衛(wèi)星來說，采用氙粒子發(fā)動機(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)動機(jī)是由4 個值氣罐（ 2 : 2 備份）和2個功率處理器
組成，從而完成衛(wèi)星的軌道位置保持。每個氙粒子發(fā)動機(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。對于一顆15年壽命的衛(wèi)星而言，采用缸粒子發(fā)動機(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)射價格，或可以用于增加更多的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，或用來延長衛(wèi)星的壽命，這將帶來巨大的經(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，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，西方國家運行的通訊衛(wèi)星系統(tǒng)和無人探測
衛(wèi)星是較大消費領(lǐng)域。

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