From AlphaStadt L

衛星發動機稱為推力器(Thurster),屬於一種微型火箭發動機。按用途可以劃分為姿態控制發動機和軌道保持發動機。科普的角度,構成衛星推進系統的各個部分可以和汽車燃油動力系統類比:推力器(發動機)、推進劑(燃料)、儲箱(油箱)、管路閥門感測器和控制電子(油路和油路控制)。實際上比這個要複雜一些,這裡只是為了好理解,並不嚴謹啊。:)

衛星發動機使用的燃料,專業名稱是推進劑。使用化學燃料作為推進劑,燃燒後噴出燃燒產物的衛星發動機最為普遍,稱為化學推力器。普遍應用化學推力器有單組元推力器和雙組元推力器。

圖一:20 N 單組元肼推力器

圖二:推力器安裝後檢查

圖三:國際空間站貨運飛船200N雙組元推力器

圖四:空間飛行器推進系統參考佈局

圖五:雙組元推進系統集成裝配

對應的還有冷氣推進系統,推力器噴出的工質是壓縮後釋放的高壓氣體產生推力,整個過程不存在化學燃耗。荷蘭一家公司的冷氣推進系統比較成熟,後來該公司被美國公司收購。

此外還有電推進系統(也有人稱其為電火箭),這類發動機通常使用氙氣推進劑,推力器點火後推進劑轉化為等離子體在靜電或電磁場作用下加速噴出,產生推力。電推進發動機的比沖(單位推進劑產生的衝量)極高,經常被認為是電影《星際迷航》中曲速引擎的現實版。實際上這類發動機推力非常小,只有數十到幾百mN級別,一般用於商業通信衛星的軌道保持。一些缺乏職業精神靠標題吸引點擊量的媒體講的有人開發出了可以星際航行的電推進發動機,純屬胡說。不過,電推進發動機點火實驗放出的電弧,美妙絕倫,是那種能讓人心緒難平的美,寧靜柔和而優雅。後面附上一張PPS1350推力器點火的圖片,在真空罐裏現場看到的畫面,要美麗的多!!電推進發動機由俄羅斯火炬設局圖EDB Fakel率先開發並成功商業應用多年。下面的圖片可以看到俄羅斯的經典推力器SPT100;法國斯奈克瑪公司的PPS1350一般認為是對俄羅斯產品的抄襲。

圖六:俄羅斯經典的SPT100推力器

圖七:PPS1350

圖七:PPS1350點火

圖八:月球探測項目SMART-1的電推進系統

除了上面三大類已經廣泛應用的推力器外,還有一些實驗性質的小眾的概念性衛星動力系統:比如,利用太陽光壓產生動力的太陽帆、發射微波作為動力源的微波推力器、固體火工品陣列推力器等等。


上圖是在密西西比州漢考克縣的約翰·C·斯坦尼斯航天中心進行的一次試射中,一架遠程攝像機捕獲了一架太空梭主機的特寫視圖。

衛星發動機,我們一般也叫他航天推進器。由於衛星體積重量都很小,其推進器的體積並沒有太空梭那麼大,相當於一個小火箭。

有很多方式和種類。每種方法都有缺點和優勢,航天器推進算是當今的前沿領域。然而,今天的大多數航天器都是通過超音速噴口以高速噴出的物質為動力的。這種發動機被稱為火箭發動機。

目前所有航天器都使用化學火箭(雙推進劑或固體燃料)發射,儘管一些火箭發射的時候使用的是其他發動機種類,但大多數衛星還是使用化學推進器維持在軌飛行。

太空也是含有微量空氣的,甚至精確到需要考慮光壓、月球引力和其他攝動力。所以需要有推進器來保持姿態和高度。當然,姿態也要陀螺儀作為輔助。

儘管少數人使用離子推進器和霍爾效應推進器(兩種不同類型的電力推進器)取得了巨大成功,當今大多數衛星都是化學推進。


火箭上的發動機大家見多了,但衛星上的發動機又是個什麼樣?不瞞您說,很複雜!

高壓冷氣

早期的衛星,由於推進技術還不成熟,多使用高壓冷氣推進,而這裡的冷氣主要是氮氣。不僅是衛星,其他航天器比如前蘇聯的「東方一號」載人飛船、美國的「空間實驗室」也用到了冷氣推進。

冷氣推進動力小,性能低下,但其優點是安全可靠,無污染。我國的少量衛星上依然還在使用高壓氮氣。

一頭大象站地上,巍然不動,某人加速向其跑去並撞在象臀上,大象還是巍然不動。但假如,大象正在執行太空行走任務,此時象放了一大個屁,則它的姿態必有所改變。

故,高壓冷氣推進雖然性能不高,但用來調整衛星在太空中的各種姿態是綽綽有餘的。

1984年,美國航天員布魯斯·麥克坎德雷斯二世,他成為第一個無繫繩的太空行走人員。他使用的是氮氣噴射推進揹包。

單組元推進系統


種類繁多,大一些用於變軌的一般為液體火箭發動機(因為所需存儲時間較長,肼燃料偏多)和固體發動機(只能單次點火)。小一些用於姿控的既有雙組元(即普通液體火箭發動機),也有單組元(不是通過燃燒反應,而是通過單一物質分解產生推力,如過氧化氫)火箭發動機,以及早期使用的冷氣體推力器。現在很多衛星採用電推,較為成熟的有離子發動機和霍爾效應推力器等。


謝邀回答,我也沒查閱過什麼資料,只是主觀臆斷,衛星的發動機其實是電動機,衛星都是靠太陽能發電產生能量的。因此,靠電帶動的話只有步進電機最合適了!至於長啥樣就不好想像了,步進電機大概都一個樣吧!


推薦閱讀:
相關文章