第四百五十章大載荷電磁推進系統的難題
更新時間:2024-07-13 作者:少一尾的九尾貓
大國院士 第四百五十章大載荷電磁推進系統的難題
在和翁筠宗聊過后，徐川便迅速找到了負責日常事務管理的溫遠航，麻煩他幫忙安排一下和天宮空間站的總設計師楊弘院士的見面。 對于徐川交代的事情，溫遠航自然相當重視，迅速聯絡了科技蔀那邊，通過科學技術蔀聯絡上了楊弘院士，然后安排好了的相關的行程。 徐川也沒耽擱時間，在行程確定后隨即坐高鐵來到了九泉航天基地。 在這里，他見到了天宮空間站的總設計師楊弘院士。這是一位約莫五十歲出頭的中老年男子，個子并不是很高，但看起來卻相當精悍。 整個人的風格頗有點不像是科研人員，倒像是工地上打螺絲的工人的感覺。 “徐院士，歡迎歡迎” 因為有了科學技術蔀那邊事先的溝通，楊弘院士今天下午便在辦公室中專門等待著，在徐川到來后，他熱情的笑著起身握了握手，打了個招呼。 “楊院士，您好，冒昧前來打擾您的工作了。”徐川禮貌的微笑著打了個招呼。 “嗐，這是哪里的話，徐院士您可是咱們國家的大功臣，來來來，快先請坐。”楊弘熱情的招呼道，親自燒水泡茶。 端著一杯清茶，兩人寒暄了幾句后，徐川亦直接切入了正題：“楊院士，這次過來打擾您，主要是有些關于電磁推進方面的問題想和你咨詢了解一下。” 天宮空間站是華國載人航天工程“三步走”發展戰略中的重要目標，目前還處于建造階段，而這位楊總設計的工作自然很忙，能抽出些時間來和他進行其他的工作的交流也很不容易。 “請說。”見聊起正事，楊弘也收斂起了臉上的笑容，認真的對待起來。 “是這樣的，我想咨詢了解一下，如果說在能提供百萬千瓦時的電能的情況下，有什么適宜的電推進發動機技術能做到百噸級別的運載能力嗎？” 聽到這個問題，楊弘皺眉思索了起來。 過了一會，他抬起頭搖了搖頭，回道：“難，或者說幾乎沒有。” 微微頓了頓，這位楊院士接著道：“其實在航天技術上，除了化學燃料，我們也一直在積極尋找替代性空間動力來源，以使航天發射和航天器在軌運行更高效、更經濟。” “然而就目前的技術來看，化學燃料在大氣層內依舊是我們唯一的選擇。” “至于電推進，老實說，目前的電推進，除了能在外太空供衛星和空間站用用外，在大氣層內，它連一顆雞蛋都推不起來。” “就拿我這邊研發的應用于天宮空間站的霍爾推進單元來說，它的設計是HET5000百千瓦級大功率級，設計運行功率為50到100kW，推力為2到5牛。” “運用在外太空的天宮上，四臺這樣的霍爾推進器理論上足夠天宮實現所有的變軌以及緊急運行了。” “但放到大氣層內，它也就頂多能載動一瓶普通五百毫升的礦泉水而已。” “哪怕是米國那邊研發的最先進的霍爾電推的公開數據已經達到了160kW了，其推力也沒超過兩位數。” “這種級別的推力，距離徐院士你要求的百噸級，差距實在是太大太大了。這已經不是說你能提供充足的電能就能解決的問題，涉及到難題太多了。” 聽到這個回答，徐川也忍不住皺起了眉頭。 老實說，這個答案距離他心中的預期差距實在太遠了。 思索了一下，他開口問道：“那提升電磁推進的核心難題在哪呢？” 聞言，楊弘院士思忖了一下，回道：“如果說要解決電推進推力的難題，其核心無疑就是要解決推重比的問題了這個問題了。” “在技術方面，電磁推擠其實已經成熟的應用在衛星、空間站等設備上十幾年了，但這幾十年以來的發展提升其實的并不大。” “如果是用化學燃料作為火箭推進發動機，從結構到發動機還是比較好做的，燃料輸送系統，控制系統不算復雜，簡單的管路即可實現，其原理從戈達德到v2至今沒有顯著變化。” “但如果是電推，首先必然需要消耗巨大的電能并在短時間內釋放。” “以我目前研究的霍爾推進器為例，因為提供推力需要大量高溫高壓氣體來產生反作用力，而火箭發動機根本不會像衛星電推發動機那樣把氙離子像微風一樣吹出，它更猛烈。” “這就需要更加強大的磁場來為氙離子加速，將其加速到幾十千米每秒甚至是幾百千米每秒才行。” “這是第一個，第二個則是工質。” “不管電推進的比沖如何大，它無疑是需要消耗工質的。” “目前來說，各國衛星上使用的電推，其工質主要是氙氣。而氙氣的價格相當昂貴，被譽為氣體中的黃金。如果僅僅是供衛星保持軌道或者一些變軌調節什么的，幾公斤的氙氣也就頂天了。” “但如果是用作火箭發射或者說航天飛機，老實說需要多少噸氙氣，我都不知道，也沒法計算。不過可以肯定的是，每一次發射的成本無疑是相當昂貴的。” “此外，電推進高速噴出時帶來的溫度，摩擦等等一系列問題對于發動機尾部造成的損傷、電極侵蝕、電離溫度提升等問題也都是難題.” 楊弘院士簡單的描述了一下電推進發動機增強推力方面的問題，聽完這些后，徐川思索了起來。 雖然他沒怎么研究過航天方面的技術，但這位楊院士簡潔的語言還是讓他明白了問題的核心所在。 從這些問題來看，要解決電推進的推力難題，其核心有兩到三個。 其一在于強磁場與靜電加速。 毫無疑問的是，要通過電磁推進發動機來提供龐大的推力，那么將電離工質加速到極高是肯定的。 這個速度可能是幾十千米每秒，也有可能是幾百千米每秒，但毫無疑問它都能夠得上光速這個單位了。 哪怕僅僅是千分之一甚至是萬分之一光速，這也是個相當可怕的數值了。 第二個則是工質。 目前電推進的主要工質是氙氣，雖然他不知道氙氣的具體價格，但這位楊院士都說了不便宜，恐怕那的確也不便宜了。 所以尋找一種廉價的替代品則是必須的。 畢竟要將幾十噸甚至是上百噸的物品送上外太空，需要的工質數量絕對不會少。 至于第三個則是一些發動機方面其他問題了。 安靜的思索了一會，徐川忽的抬頭問道：“楊院士，如果我能解決磁場和工質的問題，那這種電磁推進發動機有沒有可能實現？” 聞言，楊弘詫異的看了過來，驚訝的問道：“解決磁場和工質？這兩個你怎么解決？” 徐川笑了笑，道：“你先告訴我，在解決了這兩個難題的基礎上，大推力的電磁推進系統有沒有辦法做到？” 雖然自認為這兩個難題目前幾乎沒法解決，但楊弘還是思索了一下：“如果能解決磁場和工質的話，電磁推進的推力肯定能大幅度的提升。但具體能提升多少，我沒法判斷。” 頓了頓，他看向徐川，好奇的問道：“所以你準備怎么解決磁場和工質這兩個問題？” 大國院士 第四百五十章大載荷電磁推進系統的難題
在和翁筠宗聊過后，徐川便迅速找到了負責日常事務管理的溫遠航，麻煩他幫忙安排一下和天宮空間站的總設計師楊弘院士的見面。 對于徐川交代的事情，溫遠航自然相當重視，迅速聯絡了科技蔀那邊，通過科學技術蔀聯絡上了楊弘院士，然后安排好了的相關的行程。 徐川也沒耽擱時間，在行程確定后隨即坐高鐵來到了九泉航天基地。 在這里，他見到了天宮空間站的總設計師楊弘院士。這是一位約莫五十歲出頭的中老年男子，個子并不是很高，但看起來卻相當精悍。 整個人的風格頗有點不像是科研人員，倒像是工地上打螺絲的工人的感覺。 “徐院士，歡迎歡迎” 因為有了科學技術蔀那邊事先的溝通，楊弘院士今天下午便在辦公室中專門等待著，在徐川到來后，他熱情的笑著起身握了握手，打了個招呼。 “楊院士，您好，冒昧前來打擾您的工作了。”徐川禮貌的微笑著打了個招呼。 “嗐，這是哪里的話，徐院士您可是咱們國家的大功臣，來來來，快先請坐。”楊弘熱情的招呼道，親自燒水泡茶。 端著一杯清茶，兩人寒暄了幾句后，徐川亦直接切入了正題：“楊院士，這次過來打擾您，主要是有些關于電磁推進方面的問題想和你咨詢了解一下。” 天宮空間站是華國載人航天工程“三步走”發展戰略中的重要目標，目前還處于建造階段，而這位楊總設計的工作自然很忙，能抽出些時間來和他進行其他的工作的交流也很不容易。 “請說。”見聊起正事，楊弘也收斂起了臉上的笑容，認真的對待起來。 “是這樣的，我想咨詢了解一下，如果說在能提供百萬千瓦時的電能的情況下，有什么適宜的電推進發動機技術能做到百噸級別的運載能力嗎？” 聽到這個問題，楊弘皺眉思索了起來。 過了一會，他抬起頭搖了搖頭，回道：“難，或者說幾乎沒有。” 微微頓了頓，這位楊院士接著道：“其實在航天技術上，除了化學燃料，我們也一直在積極尋找替代性空間動力來源，以使航天發射和航天器在軌運行更高效、更經濟。” “然而就目前的技術來看，化學燃料在大氣層內依舊是我們唯一的選擇。” “至于電推進，老實說，目前的電推進，除了能在外太空供衛星和空間站用用外，在大氣層內，它連一顆雞蛋都推不起來。” “就拿我這邊研發的應用于天宮空間站的霍爾推進單元來說，它的設計是HET5000百千瓦級大功率級，設計運行功率為50到100kW，推力為2到5牛。” “運用在外太空的天宮上，四臺這樣的霍爾推進器理論上足夠天宮實現所有的變軌以及緊急運行了。” “但放到大氣層內，它也就頂多能載動一瓶普通五百毫升的礦泉水而已。” “哪怕是米國那邊研發的最先進的霍爾電推的公開數據已經達到了160kW了，其推力也沒超過兩位數。” “這種級別的推力，距離徐院士你要求的百噸級，差距實在是太大太大了。這已經不是說你能提供充足的電能就能解決的問題，涉及到難題太多了。” 聽到這個回答，徐川也忍不住皺起了眉頭。 老實說，這個答案距離他心中的預期差距實在太遠了。 思索了一下，他開口問道：“那提升電磁推進的核心難題在哪呢？” 聞言，楊弘院士思忖了一下，回道：“如果說要解決電推進推力的難題，其核心無疑就是要解決推重比的問題了這個問題了。” “在技術方面，電磁推擠其實已經成熟的應用在衛星、空間站等設備上十幾年了，但這幾十年以來的發展提升其實的并不大。” “如果是用化學燃料作為火箭推進發動機，從結構到發動機還是比較好做的，燃料輸送系統，控制系統不算復雜，簡單的管路即可實現，其原理從戈達德到v2至今沒有顯著變化。” “但如果是電推，首先必然需要消耗巨大的電能并在短時間內釋放。” “以我目前研究的霍爾推進器為例，因為提供推力需要大量高溫高壓氣體來產生反作用力，而火箭發動機根本不會像衛星電推發動機那樣把氙離子像微風一樣吹出，它更猛烈。” “這就需要更加強大的磁場來為氙離子加速，將其加速到幾十千米每秒甚至是幾百千米每秒才行。” “這是第一個，第二個則是工質。” “不管電推進的比沖如何大，它無疑是需要消耗工質的。” “目前來說，各國衛星上使用的電推，其工質主要是氙氣。而氙氣的價格相當昂貴，被譽為氣體中的黃金。如果僅僅是供衛星保持軌道或者一些變軌調節什么的，幾公斤的氙氣也就頂天了。” “但如果是用作火箭發射或者說航天飛機，老實說需要多少噸氙氣，我都不知道，也沒法計算。不過可以肯定的是，每一次發射的成本無疑是相當昂貴的。” “此外，電推進高速噴出時帶來的溫度，摩擦等等一系列問題對于發動機尾部造成的損傷、電極侵蝕、電離溫度提升等問題也都是難題.” 楊弘院士簡單的描述了一下電推進發動機增強推力方面的問題，聽完這些后，徐川思索了起來。 雖然他沒怎么研究過航天方面的技術，但這位楊院士簡潔的語言還是讓他明白了問題的核心所在。 從這些問題來看，要解決電推進的推力難題，其核心有兩到三個。 其一在于強磁場與靜電加速。 毫無疑問的是，要通過電磁推進發動機來提供龐大的推力，那么將電離工質加速到極高是肯定的。 這個速度可能是幾十千米每秒，也有可能是幾百千米每秒，但毫無疑問它都能夠得上光速這個單位了。 哪怕僅僅是千分之一甚至是萬分之一光速，這也是個相當可怕的數值了。 第二個則是工質。 目前電推進的主要工質是氙氣，雖然他不知道氙氣的具體價格，但這位楊院士都說了不便宜，恐怕那的確也不便宜了。 所以尋找一種廉價的替代品則是必須的。 畢竟要將幾十噸甚至是上百噸的物品送上外太空，需要的工質數量絕對不會少。 至于第三個則是一些發動機方面其他問題了。 安靜的思索了一會，徐川忽的抬頭問道：“楊院士，如果我能解決磁場和工質的問題，那這種電磁推進發動機有沒有可能實現？” 聞言，楊弘詫異的看了過來，驚訝的問道：“解決磁場和工質？這兩個你怎么解決？” 徐川笑了笑，道：“你先告訴我，在解決了這兩個難題的基礎上，大推力的電磁推進系統有沒有辦法做到？” 雖然自認為這兩個難題目前幾乎沒法解決，但楊弘還是思索了一下：“如果能解決磁場和工質的話，電磁推進的推力肯定能大幅度的提升。但具體能提升多少，我沒法判斷。” 頓了頓，他看向徐川，好奇的問道：“所以你準備怎么解決磁場和工質這兩個問題？” 大國院士 第四百五十章大載荷電磁推進系統的難題
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