不計成本地將電磁推進器大型化,會做出怎樣的產品?


大型化並不難,難的是供電,供電跟不上再大也沒用,畢竟衛星平台載荷功率有限。


如果不用核聚變,用電磁炮的原理能達到最高的性能,但瓶頸在供電上。下圖中的各種等離子體電磁推進器(MPD thruster)(VASMIR也算一種)兼具高比沖(&>3000S)和高效率(&>30%)。但這東西能做大不能做小,現在的衛星電源(哪怕脈衝工作)仍然推不到全功率,哪怕直徑只有幾厘米的貨。

小功率脈衝運行的比沖和效率會迅速下降然後趨於穩定,大約1000S(兩倍於氫氧火箭的比沖)、10%。因此可以做的非常小,用作姿控很成熟了,現在在給 @WarMonkey 的公斤級衛星用。

所以瓶頸在電源上,而且電源換核動力作用有限,因為熱電轉化剩下的熱量需要龐大的散熱器。

薄膜太陽能電池更有優勢:厚度趨近於0的時候面積趨近於無窮大、有商業需求和摩爾定律、價格便宜量又足、而且還附帶超級抗輻射。按現在的太陽能板厚度、塑料袋厚度、能維持摩爾定律成立的極限厚度看,這個潛力相當大。從十年來新能源行業發展情況看,「像塑料袋一樣輕薄便宜」可能在10~20年內實現。

用「不計成本的大型化」除以「像塑料袋一樣輕薄便宜」,會得到巨大無比的面積和功率。看起來像太陽帆,但足以把MPD推到全功率運行,達到前所未有的推進性能。真的三個月往返火星?

如果用核聚變直接推進,Z箍縮(Z pinch)是敞開式結構,比粒子加速器和托卡馬克更合適。

原理:

軸向的是通過等離子體的電流、環形的是磁力線、輻射出來的波紋是……超強脈衝X射線。
另外,這東西仍然要受散熱限制,還不一定有太陽能電推的推重比高。


結果就是需要非常巨大的散熱器,因為功率越大,發電和工作的廢熱也越大,太空中散熱只能靠輻射,可以想像巨大的散熱陣列就像風帆一樣。


現在還看不到


霍爾推進,電磁推進,大的大概在幾十kw這樣子,目前的任務真的夠用了,霍爾電推用於近地軌道軌道維持最為經濟,雖然比沖稍低,深空任務可以用別的

VASIMR,百兆瓦航母級動力輸入,百噸級核反應堆質量,換1KN級推力,朝鮮民主主義人民共和國值得擁有

但是VASIMR還沒有做到這個功率,現在只做了200kw驗證機,MPD已經在做兆瓦級了,某同學在普林斯頓某組如是說…

換一個思路也可能,激光輸能天線小功率也小了,光纖激光器現在還做不到MW級呢,微波輸能的話天線會大,而且,不如直接微波推進

靜電約束核聚變小推的路子也有,詭異的曲速引擎也有,Z箍縮聚變的機子馬里蘭大學在研,題主問電磁推進我暫時只能想到這些


可類比粒子加速器,熱核聚變堆。。。

歐洲大型強子對撞機

國際熱核聚變實驗堆(ITER)


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