在航天領域中,航天器真空環境下的推進方式,是一個很重要的科技研發方向。
航天器處在真空環境下,沒有了推動空氣的反作用力,常規的推進方式已經不起作用,就必須研究更先進的推進方式。
電推進,是一個很重要的領域。
電推進是利用電能加熱、商解和加速推進劑形成高速射流,而產生推動力的技術。
在電推進技術中,比較成熟和具有廣泛市場應用前景的主要是霍爾電推進和離子電推進。
離子電推進優勢就是比衝更高,但離子電推力器尺寸較大,不利於航天器的布局,並且離子電推進對工藝要求高、可靠性低。
目前,霍爾電推進是國際最推崇的推進方式,並且占絕對的主導地位,它以比衝高、推力大、推力密度高、係統簡單可靠等著稱。
在衛星、低軌衛星和深空探測器等領域,霍爾電推進獲得大量應用,執行位置保持、軌道轉移、軌道調整和深空主推進等任務,到目前為止,國際已經在148顆航天器,應用了673台霍爾推力器。
比如,阿邁瑞肯的星鏈衛星星座中,每顆衛星都安裝了一套霍爾電推進係統。
霍爾電推進器能夠在較小體積與質量下實現大功率水平的點火運行,一台100的霍爾電推進尺寸基本不會超過05,技術風險低,技術繼承性也較好,自然而然成為太空推進器的主流選擇。
所以當談到空天母艦在太空中的推進方式,研究組的人率先想到的就是霍爾推進器。
但是,仔細討論以後,他們認為霍爾電推進器的比衝還是太低。
霍爾電推進器確實能做到高效的加速,但放在空天母艦有兩個缺點,一個缺點就是推力還是不足。
空天母艦會是超大型的航天器。
使用霍爾電推進器作為動力,就需要研製超大功率的霍爾電推進器,但問題就在於,霍爾電推進是重點研究的技術。
各個國家都耗費大量的經費持續投入到研究中,時間也已經超過五十年,但一直到現在,最大的霍爾電推進器運行功率也隻達到了百千瓦級,對超大型航天器的加速效果自然是有限的。
“想象一下……”
“超大型的空天母艦,到了太空中慢如蝸牛似的加速,完全不能接受。”保羅菲爾瓊斯做了個很形象的形容。
其他人不由得一起點頭。
海倫緊跟著說道,“光壓發動機才是最適合的!”
當談到光壓發動機時,其他人都不由得眼前一亮,光壓發動機到目前也隻存在理論中。
這種發動機靠的是光子的定向流產生推力。
光子火箭理論早在1953年就被提了出來,根據愛因斯坦相對論定律,質量和能量相聯係,質量可以轉化為動能。
因此,可利用物質反物質湮滅反應,把質量完全轉化為動能。
正電子和電子結合湮滅產生兩個或多個射線光子,質子和反質子結合湮沒產生兩個或多個介子。
這些介子不穩定,很快衰變成電子或正電子和中微子。
介子、電子和正電子是帶電的,強電場作用下以等於光速或接近光速的速度噴射,從而產生推力。
因為涉及到反物質的內容,光子火箭自然就隻能存在於理論中,但湮滅粒子和正反物質相互湮滅理論,幾乎具有同樣的效果。
兩者都是把質量轉化為能量。
“我們實驗發現中子完全轉化為了能量,能量大部分以光子為主要表現性態……”
“所以說,湮滅粒子裝置,和光壓發動機簡直是完美契合!”
“也許隻要把裝置進行一下改造,比如,讓光子朝著一個方向加壓噴射,再把溫度提升去,就能夠帶來巨大的動力!”
一路,研究組的人討論不休。
王浩坐旁邊一起聽著,心裡都不由得苦笑不止,毫無疑問,針對研究來說,興趣愛好果然是最大的動力。
在討論真空動力的時候,他們很快就想到了最適合空天母艦的動力方案。
光壓發動機確實和湮滅粒子能源裝置非常契合,甚至說,完全就是為湮滅粒子能源打造的方案。
隻不過……
先有得光壓火箭理論,一直到現在才有湮滅粒子裝置。
“這是個巧合吧?”
“或許說,我們確實該研究空天母艦了?”
王浩不覺搖了搖頭。
雖然理論說起來確實非常契合,但實際,光子火箭發動機之所以一直停留在理論中,可不隻是因為牽扯到反物質問題。
技術還牽扯另外一個問題溫度需求。
想要在光子源中獲得足夠大的光壓,需要五萬到二十五萬攝氏度的高溫,到目前為止,技術還沒有能解決如此高溫的問題。
當然了。
湮滅粒子過程可以獲得如此高溫,問題是,怎麼控製呢?
那可是超過五萬攝氏度的高溫!
即便光壓發動機就像是為湮滅粒子裝置量身打造的真空動力技術,但想要真正把光子轉化為動力,還是需要解決一個又一個的難題。
像是高溫問題……
看似就根本無法解決。
……
研究組終於回到了西海。
王浩先是回家休息了幾天,和老婆孩子一起享受家庭生活,給自己好好放了個假。
之後,才回了西海大學。
當走進了梅森樹實驗室以後,他就聽到保羅菲爾瓊斯正和丁誌強討論著高溫控製問題,“五萬攝氏度的高溫確實很難,但原來的理論不一定是正確的,也許幾千攝氏度就夠了。”
“而且,我們還有湮滅力場技術。”
“不同湮滅力場的光壓對於溫度的需求,也許是不同的。”
“丁誌強,你和王浩說說,你是他最喜歡的學生,也許他會聽你的,我們一起研究研究……”
“空天母艦啊,它當然不能用垃圾到要扔掉的霍爾推進器!”
“……”
丁誌強是正對著王浩的方向坐的。
他正聽著保羅菲爾瓊斯的話,抬起頭正好看到王浩走過來,就乾脆說道,“保羅,伱還是自己和王老師說吧。”
他站了起來,朝著王浩揮手打了個招呼。
保羅菲爾瓊斯尷尬的轉過頭,說了一句更加尷尬的話,“王浩,你什麼時候來的?”
“剛來……”
王浩道,“我聽你們好像在說光壓發動機?研究溫度問題?保羅,你說的有道理,但是,我們需要實驗。”
“目前實驗還是太少了,我們不知道裝置內什麼樣的能量強度是可控的。”
“這幾天,我也研究了一下光壓火箭理論。我們有湮滅力場技術,條件確實不一樣,但還是需要很多實驗。”
“不過……”
保羅菲爾瓊斯頓時有些期待。