,它会喷射出色彩绚丽的等离子体射流,这一特徵使其易於识別。
霍尔效应会在垂直於磁场的方向上產生电势差。基於这一原理,霍尔效应推进器的设计如下:
1. 构建一个圆柱形腔体,並在內部放置一个大型磁性螺线管,產生强磁场;
【写到这里我希望读者记一下我们域名.】
2. 电离后的粒子会在磁场作用下沿腔体轴线加速(与普通离子推进器类似);
3. 磁场本身负责电离推进剂,並將电子与离子一同向后推送,確保离子喷出时呈电中性。
霍尔效应推进器在人类登月之前就已问世,此后不断改进,衍生出多种类型,其排气速度最高可达目前最先进化学火箭燃料的 10 倍。
不过,与大多数电动推进技术一样,霍尔效应推进器面临著 “高推力” 与 “高效率” 的权衡 —— 它的推力非常小。目前已製造出的功率最大的霍尔效应推进器是美国密西根大学研发的 100 千瓦推进器,其质量为 230 千克,推力却仅为 5.4 牛。
根据牛顿第二定律(力 = 质量 x 加速度),若不考虑电源等其他设备的质量,该推进器自身的加速度仅约为 0.0022 米 / 秒 2,比地球重力场中的自由落体加速度慢约 4500 倍。因此,霍尔效应推进器无法用於太空飞行器的地面起飞。
然而,若能持续加速,其最终速度依然可观:
持续加速一天,速度可达 190 米 / 秒;
持续加速一个月,速度接近 6 千米 / 秒;
若燃料充足,持续加速一年,速度可达到 70 千米 / 秒。
相关条目:离子推进器(ion drive)、可变比冲磁等离子体火箭(vasir)
加粗 - 霍金辐射推进器
霍金辐射推进器利用小型黑洞產生的霍金辐射来驱动光子火箭。
根据理论,黑洞会隨著时间的推移逐渐 “蒸发”,並主要以光子的形式释放能量,且质量越小的黑洞,蒸发速度越快:
一个质量为 1 百万吨的黑洞,蒸发时释放的功率可达 356 万亿瓦,其蒸发过程会缓慢加速,寿命约为 1474 年;
一个质量为 100 千吨的黑洞,释放的功率是前者的 100 倍,但寿命仅为前者的千分之一,约 1.47 年。
通常认为,霍金辐射推进器会使用质量在 100 至 1000 千吨范围內的黑洞。对於更大的太空飞行器,不会使用单个更大质量的黑洞(因为黑洞质量越大,功率越低,儘管寿命长得多,总能量输出也更高),而是採用多个上述质量范围的黑洞。
我们在《黑洞系列》节目中探討了將黑洞用作太空飞行器动力源和武器的方法,包括製造黑洞的假想技术。
从已知物理定律来看,霍金辐射推进器的原理似乎是可行的,因此我们不一定將其归类为克拉克科技,但它確实处於克拉克科技的 “模糊边界”—— 尤其是在如何通过磁场將黑洞与太空飞行器 “连接”,以及如何使黑洞主要以伽马射线的形式定向释放辐射(而非全向释放)方面,目前仍面临巨大挑战(因为我们尚无能够反射伽马射线的材料)。在缺乏伽马射线反射材料的情况下,只能先吸收伽马射线,再將其转化为更低频率的热能,然后利用现有材料反射这些热能以產生推力。
再次强调,对於霍金辐射推进器而言,“更大並非更好”—— 更大的太空飞行器只需增加黑洞的数量即可。
此外,这並非利用黑洞作为太空飞行器推进器或驱动太空飞行器的唯一方法。
加粗 - 螺旋波双层推进器
螺旋波双层推进器(简称 hdlt)是等离子体推进器的一种,其工作原理是通过无线电波將推进剂分解为等离子体,从而使推进剂获得高速。
它与更广为人知的可变比冲磁等离子体火箭(vasir)概念相似,但具有以下优势:
无需像离子推进器那样担心电荷积累问题,因此不需要中和器;
没有活动部件,也没有易受侵蚀的关键组件,因此维护需求低 —— 只要有电源和推进剂,就能持续工作。
加粗 - 赫利俄斯推进器
赫利俄斯推进器是希卡德推进器的一种变体,它结合了 “恆星提升” 技