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【航天】不需发射燃料的新型微波驱动航天飞机
罗纳尔多 2015-12-18
导语

美国公司“逃逸动力”(Escape Dynamics)正在开发一款极具创新思想的新型航天飞机,可以通过地面向航天飞机发送微波的方式实现不用燃料的单级入轨。

据英国《每日邮报》报道,在不久之后的将来,新型航天飞机或许将可以不必携带任何燃料就能发射升空进入轨道,其所需能源将通过微波的形式传输。

 

图:逃逸动力公司设计的新型航天飞机

这种革命性的的引擎技术日前已经通过了首次测试,结果证明其可以提供足够的能量用于飞船的发射。由于不必携带燃料,飞船或航天飞机将可以尽最大可能做到最轻,从而便于发射。并且这样的设计将让飞船的重复使用变得容易得多。

图:逃逸动力公司设计的新型航天飞机结构布局

图:逃逸动力公司新型航天飞机发射场以及发射过程图示

研发这项技术的公司名为“逃逸动力”(Escape Dynamics),其声称已经成功测试了高能微波束引擎,这种引擎的性能表现远远超出传统化学引擎火箭的极限。该公司计划通过设在地面上的微波天线阵列,在航天器的整个上升阶段使用无线方式向航天器上安装的热交换器发送微波束,与传统的化学推进方式不同,“逃逸动力”公司开发的这种新型航天飞机将依靠喷射氢气推进,这些氢气在流经热交换器时被高能微波加热,并从飞行器尾部的喷嘴中高速喷出,从而产生推进力。在航天飞机抵达空间轨道并释放所搭载的载荷之后,它将返回发射场降落,再次加注氢燃料并准备好再次升空执行任务。

图:新型航天飞机将依靠喷射氢气推进,这些氢气在流经热交换器时被高能微波加热,并从飞行器尾部的喷嘴中高速喷出,从而产生推进力

“逃逸动力”公司总裁莱提希亚·加里奥特(Laetitia Garriott)表示:“借助这项技术,我们将能够向市场提供一款可重复使用,单级入轨的新型航天飞行器,它可以像普通飞机那样在轨飞行,运载能力最高可以达到200公斤,极大地降低载荷入轨成本。”

比冲量(Isp)是衡量火箭引擎效率高低的指标,就有点像是衡量汽车引擎性能的指标“每加仑英里”。一般化学引擎的比冲量可以达到460秒左右,而 该公司在位于科罗拉多州的实验室内开展的静态试验中,这种新型微波束流驱动引擎的比冲量在使用氦气作为“燃料”时则达到了500秒以上。而如果使用氢气而 不是氦气作为“燃料”(即喷嘴的喷出物),那么该引擎的比冲量将超过单级入轨飞行器所需达到的比冲量门槛(600秒),而这是传统的化学火箭引擎无法做到 的。

理查德·查登(Richard F. Schaden)是“逃逸动力”公司董事会主席兼联合创始人,他表示:“我们最近开展的测试是我们朝着研发外部动力源高比冲量引擎道路上迈出的重要一步, 它验证了我们在变革轨道发射技术方面所做的努力。”他说:“我们第一次结论性的展示了一项超越化学火箭技术的新型入轨推进技术在实验室层面上是可行的,我们非常有信心未来将这一技术推进至兆瓦规模并最终将其应用于实用的单级入轨飞行器,从而革新我们进入轨道的发射方式。”

威尔·马歇尔(Will Marshall)是行星实验室(Planet Labs)公司CEO,他表示:“目前,小型卫星入轨的成本约为每公斤2.5万~5万美元,并且必须等待其他载荷一起共用一枚火箭。因此我非常支持开发一 种低成本的入轨方式。‘逃逸动力’公司正在寻求开发一项崭新的技术——我基本上认为这是一个非常好的想法,它将大大降低小型卫星载荷的入轨成本。”

图:一般化学引擎的比冲量为460秒左右,而这种新型微波束流驱动引擎的比冲量在使用氦气作为“燃料”时则达到了500秒以上,使用氢气时最高可以超过750秒,一旦研发成功,将大大降低小质量载荷的入轨成本

“逃逸动力”公司在其近期开展的测试中验证了外部动力推进引擎的整个工作流程。技术上而言,该公司从外部电网获取电力,随后使用振动陀螺仪将电能转化为微波,并向飞船发射。在飞船上安装有一个高效率的微波吸收热转换装置,可以实现对氢气的加热并产生推进力。这款热转换器设计可以吸收大约90%的入射微波能量并加热流经转换器的氢气流。

(本文转载自新华网,经e科网重新编辑)

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  • 微波驱动
  • 逃逸动力公司
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文章评论(2)
罗纳尔多[北京理工大学]

国外航天商业化激战正酣,国内航天商业化刚刚开始

1010天前 | 回复
柏宝红[北京航空航天大学]

之前的蓝色起源公司成功回收火箭,美国太空探索公司SpaceX也在不断实验新技术,逃逸动力公司再测试微波航天飞机,看来只有私人航天公司不断探索新技术来降低成本,增大载荷

1010天前 | 回复
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作者 罗纳尔多

学生

北京理工大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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