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氙气的高端应用

氙气的高端应用

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  • Time of issue:2023-10-31 10:51
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(Summary description)氙气的高端应用:用于卫星发射的离子发动机和离子浆推进器需要氙气作为燃料。氙气具有无污染、无毒、能确保地面试验人员健康和实验室内外环境净化等特点。离子发动机推力虽比化学燃料小,但可以持续运转数月甚至数年。

氙气的高端应用

(Summary description)氙气的高端应用:用于卫星发射的离子发动机和离子浆推进器需要氙气作为燃料。氙气具有无污染、无毒、能确保地面试验人员健康和实验室内外环境净化等特点。离子发动机推力虽比化学燃料小,但可以持续运转数月甚至数年。

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氙气的高端应用

高纯氙气

氙气被应用于太空和卫星产业中。
离子发动机和离子浆推进器是用于卫星发射的,它们需要氙气作为燃料。由于氙气的重量和密度较大,大约是空气的4.5倍,因此主要用于卫星的轨道位置保持和机动控制。
离子发动机的尾部设有一对金属网,一正一负,带有电荷。正电荷和氨离子的相互作用会产生强大的电磁推力,将离子高速喷射出磁腔,从而推动飞行器向前运动。与化学燃料发动机相比,离子发动机的推力要小得多。在全速运行的情况下,离子发动机每消耗2500W电能只能产生l/llOkgf的推力。然而,离子发动机可以持续运转数月甚至数年,最终使飞行器的速度达到化学燃料发动机可达到的10倍。
氙气具有非冷凝的特性,这使得离子火箭发动机可以在几乎立即启动或关闭,同时简化了配电系统和绝缘器的设计。
氙气作为推进剂有以下优势:具有无污染的特点,与航天器表面材料不会发生化学反应。而且无毒,不会对空间环境和地球生物圈造成污染。同时,它能确保地面试验人员的健康和实验室内外环境的净化。此外,氙气可以利用现有的地面真空和低温环境试验设备。氙离子火箭发动机的应用范围已经从早期的静地轨道卫星位置保持扩大到用于姿态控制、轨道机动、非推进应用以及等离子体开关和行星间航行。采用氙粒子发动机可以使比冲达到通常使用的双组分发动机的12倍。比冲是衡量推进效率的指标,对于相同的卫星来说,采用氙粒子发动机只需要比双组分推进系统少得多的燃料就能完成卫星的姿控和轨控。一般来说,一颗卫星的氙粒子发动机由4个储气罐(2:2备份)和2个功率处理器组成,以保持卫星在轨道上的位置稳定。每个氙粒子发动机每年只消耗2.5kg燃料,所以每年卫星维持轨道仅需消耗5kg燃料。对于寿命为15年的卫星来说,采用氙粒子发动机将能节省90%的推进剂质量,约280-350千克,从而可以大大降低卫星发射成本,或者用于增加更多的卫星转发器,或者延长卫星的使用寿命,从而带来巨大的经济效益。
氙粒子的特性使其能够产生更大的推力,并且由于其惰性,它既不容易受腐蚀,也更安全。在20世纪90年代中期,人们开始将这项技术应用于各种不同的卫星上。一般的卫星需要使用60000L的氙气。在西方国家中,通讯卫星系统和无人探测卫星运行是最主要的氙气消费领域之一。

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