衛星是如何推進的?火箭向外噴射物質,獲得反作用力,而衛星大多依靠太陽能或電池,難道它有個類似螺旋槳?
衛星、空間站等航天器要實現變軌都需要動力,由於太空屬於真空環境,因此不可能使用螺旋槳,必須配備推進器。一種是化學推進器,像火箭一樣的發動機,發動機消耗化學燃料。另一種是電力離子推進器。
兩種推進器的本質都是向外噴射物質,獲得反作用推進力。
區別是化學推進器利用的是化學燃料的燃燒向外噴射物質。
電力離子推進器則是先將工質氣體電離,然後用電場力將帶電的離子加速後噴出,以其反作用力推動航天器。 由於帶電離子在推進器中會被加到10~18千米/秒的超高速度,因而工質的使用效率非常高。 所以,電力推進的衛星攜帶的工質氣體比化學推進衛星攜帶的燃料要少90%,可以大大減輕衛星重量。
如果衛星、空間站等攜帶的化學燃料或工質氣體耗盡,無法維持軌道後,一般都會墜入大氣層燒毀。因此像空間站這樣的大型航天器,需要貨運飛船定期補加推進劑。
近期發射的中國天舟一號,其實現了對天空二號的在軌推進劑補加。
電力離子推進器
離子推進器原理示意圖
由波音公司研發的ABS-3A 702SP衛星是全球首個電力推進衛星,2014年3月發射升空。
中國實踐十三號衛星
中國2017年4月12日發射的實踐十三號衛星,是中國的首顆電力推進衛星。
實踐十三號衛星安裝了四台200毫米口徑的LIPS-200離子推進器。LIPS-200是由中國航天科技集團公司五院510所自主研製的中國首個衛星用200毫米離子電推進系統,地面壽命及可靠性試驗累計工作時間達到6000小時,開關機3000次。單台推進器的額定推力40mN,比沖達3000s,相比之下化學火箭發動機中比沖最高的氫氧發動機也只有400多秒。
圖片來源及參考資料這周發射的實踐十三號衛星真正的水平如何?_網易科技
有的衛星不需要軌道保持,那就沒有任何推進系統。
有的衛星用冷氣推進,攜帶一罐子壓縮氮氣上天,噴這個獲得推進力。
大部分衛星用熱推進,又分單組元和雙組元推進劑的。單組元的一般用無水肼,碰到催化劑自己就能分解,產生氣體噴出去。攜帶幾百公斤乃至幾噸推進劑的衛星都有。每個衛星上會有一大堆噴嘴,構成一個推進分系統。每個噴嘴可以獲得5牛或者20牛的推力。5牛的做姿態控制,20牛的做軌道控制。這些噴嘴一般由姿軌控分系統的計算機控制。
還有的用什麼電推進、離子發動機等等。
我經常造衛星,這個我熟悉。造幾百顆了,用的是Mono Propellant做推進劑。有時也用離子電推。現實好像還有用過氧化氫的
一般的遙感衛星上攜帶的推進劑是「肼」,這是目前最常規的衛星用於軌道控制的推進劑,具體的工作原理可以百度一下。
衛星在其外表面的不同位置上有不同的噴管,其推力也都不同,都是在衛星設計過程中,根據衛星發射以後可能的運行軌道需求設計的,使用時可根據計算確定軌道控制方案,也就是通過控制不同的噴管組合以及噴氣時間來控制衛星的軌道高度和姿態。
除非變軌或軌道維持什麼的,衛星不需要推進力,靠慣性飛行。
在軌道保持上,是化學推進或電推進,看到衛星上有太陽能板是為這些推進系統提供電能。
目前航天推進器採用的推進技術都是來自於動量守恆定律。
衛星改變軌道靠的還真是燃料,真正的燃料。
太陽能電池只是為衛星供電的。畢竟,衛星就是一個巨大的電子設備,各種計算機和天線都是耗電的。
另外,衛星還有三個罐子:燃料、氧化劑和氦氣(謝謝提醒)。
前兩個就是用來噴火的,第三個是幫前兩個加壓的。
衛星也自帶小火箭的,現在也有全電推平台,用電離介質推進
那只是為衛星上的設備供電而已……不過也可以用來給離子發動機供電。
但是一般來說都是攜帶化學燃料作為動力的
依然還是火箭那樣的工質推進,電推也需要氣體燃料作為工質。太空中是真空,沒有水和空氣那樣可以產生相對作用力的物質。
衛星的軌道上空氣非常稀薄,摩擦力很小,被送入軌道之後基本就不需要推進了,它在發射前攜帶的燃料足夠用到壽命結束
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