今天给各位分享离子引擎的知识，其中也会对离子引擎推力进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！
现代火箭发动机能很好地将技术送入轨道，但它们完全不适合长时间的太空旅行。因此，十几年来，科学家们一直在研究创造替代性的太空发动机，可以将飞船加速到创纪录的速度。让我们来看看这个领域的七个关键想法。
1、沙尔发动机（EmDrive）
要移动，你需要从某物上推开--这条规则被认为是物理学和宇航学不可动摇的支柱之一。具体从什么地方开始--从地球、水、空气或者像火箭发动机那样的气体喷射--并不那么重要。
一个著名的思想实验：想象一个宇航员进入外太空，但连接他和飞船的电缆突然断裂，人开始慢慢飞走。他只有一个工具箱。他的行动是什么？正确答案：他需要从飞船上扔掉工具。根据动量守恒定律，人从工具上抛开的力与工具从人身上抛开的力完全相同，所以他将逐渐向飞船移动。正如实验表明的那样，有一定的机会反驳这种不可动摇的说法。
这款发动机的创造者是英国工程师罗杰-沙尔，他在2001年成立了自己的卫星推进研究公司。EmDrive的设计相当奢侈，是一个金属桶的形状，两端密封。在这个桶内有一个磁控管，可以发射电磁波--和传统的微波炉一样。而事实证明，它足以产生一个非常小但相当明显的推力。
作者自己通过电磁辐射在 "水桶 "不同端的压力差来解释他的发动机的运作--在窄的一端比宽的一端要小。这就产生了一个指向窄端的推力。这种发动机运行的可能性曾不止一次受到质疑，但在所有的实验中，沙尔装置都显示出在预定方向上存在推力。
实验：
对沙尔桶进行测试的实验者包括美国航天局、德累斯顿工业大学和中国科学院等组织。该发明在各种条件下进行了测试，包括在真空中，它显示出存在20微微子的推力。
这相对于化学喷气发动机来说，是非常小的。但是，考虑到沙尔发动机可以随心所欲地工作，因为它不需要燃料的供应（太阳能电池可以提供磁控管工作），它有可能将航天器加速到巨大的速度，以光速的百分比来衡量。
为了充分证明发动机的性能，有必要进行更多的测量，并摆脱外部磁场等可能产生的副作用。然而，已经有人对沙尔发动机的异常推力提出了其他可能的解释，一般来说，这违反了通常的物理定律。
例如，有人提出了这样的版本：发动机能够产生推力是因为它与物理真空的相互作用，而在量子水平上，真空的能量是非零的，充满了不断出现和消失的虚拟基本粒子。最终谁会是对的--这个理论的作者、沙尔本人还是其他怀疑论者，我们将在不久的将来找到答案。
2、太阳能帆
如上所述，电磁辐射会产生压力。这意味着在理论上它可以转化为运动----例如，在帆的帮助下。正如过去几个世纪的船只用帆抓住风一样，未来的宇宙飞船也会用帆抓住太阳或任何其他星光。
但问题是，光压极小，而且随着与光源距离的增加而减小。因此，这种帆要想发挥作用，必须非常轻巧，而且体积非常大。而这就增加了当它遇到小行星或其他物体时，整个结构被破坏的风险。
已经有人尝试建造并向太空发射太阳能帆船--1993年，俄罗斯在 "进步号 "飞船上测试了太阳能帆，2010年，日本在前往金星的途中进行了成功的测试。但还没有一艘船使用风帆作为主要的加速来源。另一个项目--电动帆，在这方面看起来更有前途一些。
3、电动帆
太阳不仅发射光子，而且还发射带电的物质粒子：电子、质子和离子。所有这些粒子形成了所谓的太阳风，太阳风每秒从太阳表面带走约100万吨物质。
太阳风的传播范围达数十亿公里，是我们地球上一些自然现象的原因：地磁风暴和北极光。地球受到自身磁场的保护，不受太阳风的影响。
太阳风和空气风一样，相当适合旅行，你只需要让它吹在风帆上。芬兰科学家Pekka Janhunen在2006年创建的电帆项目，从外表上看，与太阳能的电帆没有什么共同之处。这种发动机由几根细长的电缆组成，类似于没有轮辋的轮辐。
由于电子枪逆行方向发射，这些电缆获得了正电势。由于电子的质量约为质子质量的1800倍，所以电子产生的推力不会起到根本性的作用。太阳风的电子对这样的风帆并不重要。但带正电荷的粒子--质子和阿尔法辐射--将被绳索排斥，从而产生喷射推力。
虽然这种推力将比太阳帆的推力小200倍左右，但欧洲航天局对这个项目很感兴趣。事实上，电帆在太空中的设计、制造、部署和操作都要容易得多。此外，利用重力，电帆还可以前往恒星风的源头，而不仅仅是远离它。而且由于这种帆的表面积比太阳帆的表面积小得多，所以更不容易受到小行星和太空碎片的影响。也许在未来几年内，我们会看到第一艘实验船的电帆。
4、离子发动机
带电的物质粒子，即离子的流动，不仅由恒星发出。离子化气体也可以人工制造。正常情况下，气体粒子是电中性的，但当其原子或分子失去电子时，就会变成离子。就其总质量而言，这种气体仍然没有电荷，但其单个粒子却变成了带电粒子，这意味着它们可以在磁场中移动。
在离子引擎中，惰性气体（通常是氙气）被高能电子流电离。它们将电子从原子中击出，并获得正电荷。此外，所产生的离子在静电场中被加速到200公里/秒的速度，这比化学喷气发动机的气体流出速度大50倍。然而，现代离子推进器的推力非常小--大约50-100毫微吨。这样的发动机甚至无法搬离桌面。但他有一个严重的优点。
大的比重可以大大降低发动机的燃料消耗。从太阳能电池获得的能量被用来电离气体，因此离子发动机能够工作很长时间--长达3年不间断。在这样的时间里，他将有时间将航天器加速到化学发动机做梦都想不到的速度。
离子发动机作为各种任务的一部分，反复耕耘着浩瀚的太阳系，但通常是作为辅助，而不是主力。今天，作为离子推进器的一种可能的替代物，他们越来越多地谈论等离子体推进器。
5、等离子体引擎
如果原子的电离程度变得很高(约99%)，那么这样的物质聚集状态就称为等离子体。等离子体状态只有在高温下才能达到，因此，电离气体在等离子体发动机中被加热到几百万度。加热是利用外部能源--太阳能电池板或更现实的小型核反应堆来进行的。
然后，热等离子体通过火箭喷嘴喷出，产生比离子推进器大几十倍的推力。等离子体发动机的一个例子是VASIMR项目，该项目自上世纪70年 *** 始研制。与离子推进器不同，等离子体推进器尚未在太空中进行测试，但被寄予了巨大的希望。正是VASIMR等离子体发动机是载人飞向火星的主要候选者之一。
6 、融合引擎
自二十世纪中叶以来，人们一直在试图驯服热核聚变的能量，但迄今为止，他们还未能做到这一点。然而，受控的热核聚变仍然是非常有吸引力的，因为它是从非常廉价的燃料----氦和氢的同位素----中获得巨大能量的来源。
目前，有几个项目正在设计一种以热核聚变为能源的喷气发动机。其中最有希望的被认为是基于磁等离子体封闭反应器的模型。这种发动机中的热核反应器将是一个长100-300米、直径1-3米的无压圆柱形式。舱内应以高温等离子体的形式提供燃料，在足够的压力下，进入核聚变反应。位于试验室周围的磁力系统线圈应防止这种等离子体与设备接触。
热核反应区位于这种圆筒的轴线上。在磁场的帮助下，极热的等离子体流经反应堆喷嘴，产生巨大的推力，比化学发动机的推力大很多倍。
7、反物质引擎
我们周围的所有物质都是由费米子组成的--具有半整数自旋的基本粒子。例如，在原子核中构成质子和中子的夸克，以及电子。此外，每个费米子都有自己的反粒子。对于电子来说，这是一个正电子，对于夸克来说，这是一个反夸克。
反粒子与平常的 "同志 "质量相同，自旋相同，不同的是其他所有量子参数的符号。理论上，反粒子能够构成反物质，但到目前为止，宇宙中还没有任何地方登记过反物质。对于基础科学来说，最大的问题是为什么它不存在。
但在实验室条件下，你可以得到一些反物质。例如，最近有人做了一个实验，比较了储存在磁阱中的质子和反质子的特性。
当反物质和普通物质相遇时，会发生一个相互湮灭的过程，伴随着巨大能量的爆发。所以，如果拿一公斤的物质和反物质来说，它们相遇时释放的能量就相当于人类 历史 上威力最大的氢弹--"沙皇弹 "的爆炸。
而且，相当一部分能量将以电磁辐射的光子形式释放。据此，人们希望通过制造一个类似于太阳帆的光子引擎，将这种能量用于太空旅行，只是在这种情况下，光将由内部源产生。
但为了有效地利用喷气发动机的辐射，就必须解决创造一个能够反射这些光子的 "镜子 "的问题。毕竟，飞船必须以某种方式推开才能产生推力。
任何现代材料根本无法承受这种爆炸时生的辐射，会瞬间蒸发。斯特鲁加茨基兄弟在他们的科幻小说中，通过制造一种 "绝对反射器 "解决了这个问题。在现实生活中，还没有人做到这样。这项任务和制造大量反物质及其长期储存的问题一样，是未来物理学的问题。
中国科学院在中国酒泉卫星发射中心发射了一颗名为“太极一号”的卫星，这是中国第一颗空间引力波探测技术实验卫星，主要任务是实现关键技术验证，为实现空间引力波检测奠定基础。
寻找引力波犹如大海捞针一样困难
一个世纪前，爱因斯坦根据广义相对论预测了引力波的存在。但是，直到2015年，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）才在地面上检测到引力波信号。三位美国科学家也获得了2017年诺贝尔物理学奖。
国际上也普遍认为，只要有人能够探测到太空中的引力波并获得更多频段的引力波信号，他们还可以获得诺贝尔奖。
为什么检测引力波这么困难？引力波是由剧烈运动以及物质和能量的变化引起的时空波纹，它们在传播过程中挤压或拉伸时空，就像水面上的涟漪一样，以光速向外传播。太空中的引力波信号非常微弱，目前更好度的方法是使用光学装置，通过检测相隔数百万公里的两个自由漂浮物体之间的距离变化来捕获引力波。
运用高速喷射的离子作为卫星发射动力
顾名思义，射频离子引擎依赖于吸收射频能量以??维持其等离子体能自我维持放电并产生推力的装置。
等离子体是我们所熟悉的自然界中物质的第四种状态，在生活中到处都可以看到它，例如荧光灯、霓虹灯、氙气灯和闪电。是一个离子化的“气体”，由离子、电子和离子化的中性粒子组成，整体是电中性的，但具有导电特性。
射频离子引擎将通过高压电场吸收并加速等离子体中带正电的离子，并以每秒几十公里的速度将其排出。根据牛顿第三定律，离子的高速喷射将产生反向推力，从而将卫星向前推动。当发动机喷射离子时，还需要一个能够喷射电子的装置（中和器）来中和喷射的离子，否则航天器将带电并危及航天器的安全。
中科院相关专家多次建立奇功
中国科学院力学研究所的微离子发动机产品研发团队，对射频离子发动机系统的工作原理进行了5年的深入研究，电路阻抗匹配、RF感应耦合放电到最终的RF离子引擎都可以稳定工作，已经仔细考虑了组件的每个细节。
2015年，该团队研发的第一套射频离子发动机RIT-4被成功点燃，此后，研究小组根据不同的推力范围要求开发了一系列射频离子发动机原型，并分别开发了RIT-2，RIT-2.5和RIT-5。
依靠多年的RF离子发动机研究基础和宝贵的航空工程经验，研发团队于2018年8月承担了开发“太极一号”卫星RF离子微推进系统的重要任务，并有时间限制一年。
传统的太空飞行任务通常需要三到五年，甚至更长的时间，直接完成满足不成熟原型的航空航天标准的飞行原型需要一年的时间，对于人员有限的研发团队而言，这是一项非常艰巨的任务。
但是，对于中国航空航天工业的发展以及国家重大的引力波探测特殊项目的顺利实施，中国科学院力学研究所微重力重点实验室坚决接受了这个几乎不可能完成的任务。
具体如下：
1、统火箭引擎——化学引擎
为了能够前进，我们必须向着运动的相反方向掷出一定的质量，这些投掷出去的东西叫作“工质”。工质推进是目前帮助我们摆脱重力束缚、迈出离开地球母亲怀抱第一步的不可缺少方式。
和喷气式飞机类似，运载火箭也是通过喷出高速气体来获得动力。不同的是，在大气层内飞行的飞机可以通过发动机源源不断地压缩进气道吸入的空气来获得推力，而对于运载火箭，这些空气就有些捉襟见肘，很难产生足够的推力，更不要说我们要去的可是接近真空的外太空了。
因此，为了挣脱地球的引力，运载火箭都装载着巨量的燃料和助燃剂，这些燃料燃烧所产生的大量气体经过超音速喷嘴排出，就能推动火箭直冲云霄，将飞船送上太空轨道。
2、离子推进和核能引擎
为了解决有限燃料情况下的长距离加速和减速问题，航天器就需要更高比冲的发动机。这里的比冲是个专有名词，《军事大辞海》中给出的定义是“单位流量推进剂(燃料)产生的推力,或单位重量推进剂产生的冲量”。简而言之，在携带同样质量的推进剂的前提下，比冲越大，推进剂使用的效率就越高。于是，离子引擎和核引擎当仁不让地站到了台前。
离子引擎和传统火箭引擎相似，只是将燃烧室换成了电离室，将喷出的气体换成了经过电离的推进剂，在电磁场作用下，将电离之后的离子约束并高速喷出。因为离子引擎比冲高的优势，携带较少的推进剂就可以获得可观的加速效果。
引力弹弓和曲速航行
爱因斯坦的广义相对论指出，大质量的物体可以让它周围的空间发生弯曲。如果把行星或恒星等大质量物体比作金属球，宇宙空间比作橡皮膜，压在一张平整橡皮膜上的金属球会产生一个凹陷。
假如这时候有个小球向着这颗金属球而去，这个小球的运动轨迹会弯曲，小球在滚向凹陷的过程中也会不断地加速。这正是“引力弹弓”的基本原理——空间探测器从行星旁绕过时受行星的引力作用，运动速率增大。
电影想象：
在电影《星际穿越》中，宇航员库珀最后操纵着破损的永续号（Endurance）就是孤注一掷，通过黑洞“巨人”（Gargantua）的引力弹弓作用，让宇航员艾米莉亚得以逃生。而《火星救援》里，为了救助被困火星的马克·沃特尼，赫尔墨斯号则是利用地球的引力弹弓效应，最大限度地节约了时间，才能够在匆匆补给之后快速返回火星。
不知道下面答案能不能帮到你
离子引擎是采用电推进的一种，它的工作原理是通过一个电场使一束正电荷或离子加速远离飞船。虽然欧洲宇航局目前承担月球探测任务的飞船 *** ART-1也使用电推进，但是这种新型的离子引擎在燃料的效率方面是其10倍。欧洲宇航局的工程师表示，在动力的需求与 *** ART-1飞船相当的情况下，未来的飞船使用新的离子引擎将使其不仅仅能到达月球，而且可以穿越整个太阳系。 这次测试的新型引擎被称为DS4G离子发动机，是由澳大利亚国立大学在短短4个月中设计制造的。新型引擎的第一次测试已于2005年11月在欧洲宇航局设在荷兰的欧洲空间研究和技术中心电推进实验室进行。 DS4G离子引擎应用了与传统离子引擎不同的概念，这个概念是由英国离子推进学的先驱戴维-福恩在2001年提出的。他使用了4个栅格来解决传统离子引擎存在的不足，即分两阶段来减弱离子的吸引和加速度。在第一阶段，前两个栅格之间的距离很小并都在极高电压下工作，电压的小差别使离子可以安全地离开而不撞在栅格上。在第二阶段，另两个栅格放置的距离比较大，并在低电压下工作。两幅栅格电压的巨大差别可以大幅加速提取的离子。 测试中，研究人员探测到的电压差别高达3万伏，这产生了一个以21万米每秒飞行的离子，比传统的离子引擎设计快了4倍。而这也使引擎的燃料效率提高了4倍，并使得引擎更加紧凑。 然而，欧洲宇航局称，新型引擎设计应用到航天领域还有大量工作要做，他们下一步将从新引擎的实验室试验转入飞船飞行应用上，并恰当定义这种新引擎能够进行的新任务。
飞船停止引擎的原因是人为导致的，并不是因为有什么故障之类的原因。因为在太空中飞船就算停止引擎也是可以飞行的，停止引擎的目的只是为了节省能量。
事件梳理。
日本的人造飞船隼鸟2号。是一艘进行外太空探索的飞船，这艘外太空探索的飞船里面载有丰富宇宙行星的矿物。将为地球带回丰富的外太空物质。
目前该飞船就在返航的途中，离地球仅剩4,500万公里。预测在今年的12月份，该飞船能安全的返回地球。
根据网络上显示的资料来看。2002年8月12号神鸟2号。此时离地球导航时间只剩100天了，离子引擎停止工作，开始检查飞船整体的性能为11月切入地球轨道做准备。
在飞船停止引擎后是如何飞行的？
关于隼鸟2号再关闭引擎的状态下如何在外太空飞行呢，飞船关闭引擎后在外太空还能飞行吗？答案是肯定的，外太空它不同于地球。
从物理学的角度来看，在地球物体在移动的过程中，受到了多种力量的引导，比如说地球引力，地面摩擦力，空气阻力等，所以在地球上物体想要移动的话，就需要借助外力才能持续地运行下去。
简单来说。你在地面上放了一个足球，如果在没有任何外力的情况下，足球是静止不动的，如果此时你一脚踢过去，足球才会向前滚动起来。
但是在外太空这种情况就有所不同了。在外太空中，除了星球本身具有引力之外，就没有其他的阻力或者说力量了。在引力的引导下，飞船就可以均速的向前行驶，所以此时飞船就算停止引擎，它也是可以飞行的。
结语。
此次的外太空探索，隼鸟2号肯定也会带回很多丰富的物质。这无疑会给人类了解太空，提供更多的资源。这是值得让人期待的！
离子引擎的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于离子引擎推力、离子引擎的信息别忘了在本站进行查找喔。
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