›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (5): 17-.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0073

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面向深空任务的电磁桨推力器设计

 侍行剑, 孙克新, 祝竺, 孙凯鹏, 廖鹤   

  1. 海卫星工程研究所,上海201109
  • 收稿日期:2017-05-02 修回日期:2017-08-10 出版日期:2017-10-25 发布日期:2017-09-12

Designofanelectromagneticpropellerfordeepspacemissions

 SHI  Xing-Jian, SUN  Ke-Xin, ZHU  Zhu, SUN  Kai-Peng, LIAO  He   

  1. ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering,Shanghai201109,China
  • Received:2017-05-02 Revised:2017-08-10 Online:2017-10-25 Published:2017-09-12

摘要: 为解决深空任务需要大量推进工质的问题,提出了一种电磁桨推力器的概念,以恒星际等离子体为工质,利用带电粒子在正交匀强电场和磁场中的电漂移效应,产生对航天器的推力。根据带电粒子的漂移速度,分非相对论和相对论两种情况,推导了电磁桨推力器的推力公式,分析了电磁桨推力器的设计约束条件,并针对星际航行和无拖曳控制任务,结合实际工程技术水平,设计了初步电磁桨推力器方案和试验验证方案。计算结果表明,使用上述电磁桨推力器方案的航天器无需携带任何工质,在星际航行中每年可以得到1056m/s速度增量。

关键词: 电推进, 等离子体, 电漂移, 星际, 相对论效应

Abstract: Tosolvethemassivepropellantproblemfordeepspacemissions,theconceptofanelectromagneticpropellerwasproposed.Theinterstellarplasmawasusedaspropellant,andtheelectricdrifteffectwithorthogonalanduniformelectricfieldandmagneticfieldwasusedtoproducethethrust.Dependingontheplasmadriftvelocity,theformulaoftheelectromagneticpropellerwasderivedinthenonrelativisticcaseandtherelativisticcase.Therestrictionofelectromagneticpropellerdesignwasanalyzed.Theelectromagneticpropellerschemeanddemonstrationexperimentsweredesignedfordeepspaceanddragfreecontrolmissionswithpracticalengineeringlevel.Astheresultofcalculation,carryingnopropellant,theelectromagneticpropellerdesigncouldobtain1056m/sspeedincrementperyearontheinterstellartravel.

Key words: electricpropulsion, plasma, electricdrift, interstellar, relativisticeffect