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主题:【原创】天宫遨游 -- 心有戚戚
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家园博客 手机上的是霍尔传感器

和天宫上的霍尔推力器是两回事。

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两者唯一相通的就是霍尔效应(Hall effect)。这是美国物理学家霍尔(E. H. Hall)在1879年(比电子的发现还要早18年)发现的一种电磁效应。当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差。这一现象就是霍尔效应,而电势差被称为霍尔电势差。

霍尔效应推力器(Hall effect thruster)将气态半导体工质(天宫上霍尔推力器用的是氙气)通过阴极和阳极电离,利用霍尔电势差将离子加速喷出产生推力。

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通宝推:铁手,
帖:4615242 复 4615213
帖:4615245 复 4615213
家园博客 两个霍尔电推,80mN就足够维持轨道高度吗?

完成体的空间站有100吨。。。。

真是不怕力小,只怕坚持的典范啊

帖:4615251 复 4615242
家园博客 天宫上有4个霍尔电推

共320毫牛,和大气阻力差了不多。

帖:4615257 复 4615251
家园博客 我看配置是4个发动机,2个备份

还以为一次只用2个,即使4个,320mN,力量还是小的不得了

节省90%的燃料了不得,维护成本降低的不得了

320mN大概相当于3钱肉的重量,3钱肉大概也就相当于炒菜里的一片肉片

帖:4615260 复 4615257
家园博客 毒燃料其实比液氧煤油先进一代

毒燃料是最适合液体导弹的燃料,直到50年代中后期才发展起来,中国航天从一开始就是毒燃料,没走液氧煤油的弯路,其实相当NB。只不过90年代后火箭和导弹分家了,火箭民用化开始讲环保,毒燃料才显得不合时宜。

打个比方就是,毒燃料就像那大肥肉,不能因为近几年肚子里油水多了开始觉得肥肉不健康,就说肥肉自古不招人待见。。。

帖:4615264 复 4614243
注:本帖有补充
家园博客 你的说法是对的

一般情况下一次只用2个,所产生的160毫牛推力刚好和大气阻力抵消。半片肉虽小,但是一直吃,肯定也能吃成一胖子。

通宝推:住在乡下,
帖:4615268 复 4615260
以下是 作者 对本帖的 补充 (1)
2021-05-10 16:08:38
【原创】天宫阻力

虽然遨游在400公里左右的“太空”,天宫却还是会有大气阻力,所以装上了霍尔推力器。天和核心舱上一共有4台霍尔推力器,每台80毫牛推力。其中两台备份,两台使用,推力共160毫牛,也就一缕头发的重量,那究竟够不够呢?影响空气阻力的因素主要包括两个:1)大气密度;2)飞行器截面积。这两个因素对天宫来说都不是常量,而是变量。首先是大气密度, 和太阳周期紧密相关。太阳极大期时,更多的大气分子被太阳风刮到高空,使400公里处的大气密度达到最大。而在太阳极小期时,大气分子也安分多了,400公里处的大气密度会比峰值减少几十倍。 其次,飞行器截面积处于不断变化之中。天宫的初期只有核心舱和轴向对接的神舟载人飞船和天舟货运飞船,加上各自的太阳翼,截面积相对较小。而两个实验舱发射之后,会在径向对接,它们又带了600平米的太阳翼,截面积会大大增加。在日常运行中,太阳翼的方向又是可调的,使得截面积时刻在变。

由于天宫的环境大气密度和自身横截面都不确定,精确计算大气阻力基本上不可行。但是我们可以通过国际空间站的历史数据大致推算一下。天宫在完成实验舱组装后以及常年接驳神舟载人飞船和天舟货运飞船的条件下,总重量可达近百吨。而国际空间站的重量超400吨,是天宫的4倍以上。这样,两者主要结构体体的横截面积之比应该在1:3左右。而国际空间站的太阳翼总面积为2500平米,天宫的太阳翼总面积为800多平米(两个实验舱600平米,核心舱134平米,以及天舟货运飞船和神舟载人飞船上各几十平米),前者同样是后者的3倍左右。所以两者的总的截面积大致是1:3的关系,那么在同等大气密度条件下的天宫的阻力大约是国际空间站的三分之一。

下图显示在2020年的太阳极小期中,国际空间站五月的高度为418.55公里,六月的高度为418.35公里,下降率为每月200米、即每天7米。能量损失主要是重力势能 W = m*g*h,平均日损失为:W = 420,000公斤 * 9.8米/秒方 * 7米 = 28,812,000焦耳。 这是国际空间站日均损失势能,每秒钟损失能量约为:28,812,000/(24*60*60) = 333焦耳。根据能量守恒定律,势能损失和阻力做功相抵。大气阻力做功为 W = F*D,D是位移。空间站在400公里轨道每秒位移约7,700米,所以阻力 F = W/D = 333焦耳 / 7,700米= 0.043牛。在太阳极小期中,国际空间站的大气平均阻力为43毫牛,而天宫的大气平均阻力为它的三分之一,即15毫牛左右,大大低于两台霍尔推力器160毫牛的推力。

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外链图片需谨慎,可能会被源头改

下图显示在2002年的太阳极大期中,国际空间站一月的高度近398公里,二月的高度近382公里,下降率为每月约16公里、即每天约530米。平均日损失重力势能为:W = 420,000公斤 * 9.8米/秒方 * 530米 = 2,181,480,000焦耳。每秒钟损失能量约为:2,181,480,000/(24*60*60)=25,250焦耳。大气阻力F = W/D = 25,250焦耳 / 7,700米= 3.28牛。所以,国际空间站在太阳极大期中的大气平均阻力为3,280毫牛。这样,天宫在太阳极大期中大气平均阻力为1,100毫牛左右,即便是四台霍尔推力器320毫牛的推力,也只是阻力的三分之一不到。

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可以看出,天宫的大气阻力在一个从十几毫牛到上千毫牛之间的很大范围内变化。在太阳比较安静时,两台霍尔推力器每天只须工作约2个小时即可维持轨道。而在太阳非常活跃时,即使24小时全开也是杯水车薪。由于避免不了掉高度,每隔一个月左右须用双组元升轨火箭发动机提升轨道。值得注意的是,在天宫完成建造后不久的2025年将迎来太阳极大期的考验,此时天宫横截面积最大,环境空气密度也最大,阻力将呈几何级数增加。那时天宫需在地球阴影区将太阳翼转到平行于轨道方向,以尽量减少空气阻力。

通宝推:迷惑不解,铁手,秦波仁者,nettman,一者,高地,桥上,jhjdylj,newbird,审度,风雪,胶州大白菜,ton,李根,
帖:4618634 补 4615268
家园博客 我个人支持毒燃料,因为稳定性高

准确率高,维护体系也很成熟,能够保证成功率。

我真不知道煤油技术不如毒燃料啊。

我还以为毒燃料是第一代呢,偏二啥啥的?

挺好。

大家加油吧。

帖:4615269 复 4615264
家园博客 看这么高大上的技术一些年轻人在参与,在负责

真是 很震惊。

帖:4615273 复 4614064
家园博客 根据最新的照片

霍尔推进器安装在天和核心舱尾部的侧面,和4个大推力的双组元升轨发动机一样倾斜安装,大致指向质心,增加控制稳定性。除此之外,还有22个单组元姿控发动机。

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通宝推:住在乡下,李根,桥上,
帖:4615279 复 4615196
家园博客 能虚拟现实看看也行

说起来我觉得未来的高速通信+虚拟现实+AI的进步,能不能开发出更好的虚拟体验式的太空游戏啊,这个有了也行,可以深空探险做做赏金猎人

我觉得5G各种智造对于老百姓生活影响不那么直接,但是游戏这玩意儿做好了绝对是持久的摇钱树,深Ma就是这点比杭Ma点得好,如今同样盆满钵满不担心垄断啦金融啦。华为好好搞搞这个绝对比在手机上死磕要赚!

通宝推:心有戚戚,
帖:4615288 复 4615203
家园博客 哈哈哈,美国全面监视国际空间站中苏联俄罗斯部分,笑死我了

全角度。

帖:4615295 复 4615203
家园博客 虽说合作,但是美国监视所有国家,日本特地搞个平台

可以玩秘密,但是美国监视器也可以看看。

俄罗斯一直提防美国,弄个独立供电,可见美国确实可能不靠谱,哈哈。

很多设备都是美国一手控制,自己国家厉害,就自己弄个仓,否则就是借用美国的各种零配件攒个仓,要么干脆租用美国成品。

空间战争很复杂啊。

帖:4615298 复 4615295
家园博客 节点仓应该双备份,主要是占了后发的优势了吧

美国那个是逐渐长起来的。

帖:4615302 复 4613999
家园博客 据说备份的核心舱也会打上去,长期在轨6人

这个图又得改了

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通宝推:住在乡下,
帖:4615428 复 4609405
帖内引用
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