航天的系统分为化学推进和电推进两种系统,中国几乎都是使用的化学推进系统。但是电推进比化学推进有以下的优点: 1、电推进不受化学推进剂可释放化学能大小的限制。经验表明一般化学推进剂的能量为70MJ/kg。电推进不受这些限制,它理论上可以达到任何能量。 2、电推进的比冲比化学推进的比冲高很多 由于电推进比化学推进的比冲大得多,所以它所需的推进剂将会少的多,从而增加卫星的有效载荷,提高卫星性能和效益。但是电推进也有它的缺点,比如它仅能应用于小推力系统。低推力、高比冲的性质使得电推进的主要应用为:位置保持、重定位和姿态控制。对一些在轨推进的任务,电推进有明显的优势。它可以获得比化学推进更准确的姿态和化学控制。对一些重定位的任务,重定位的速度会更快并且能量消耗也更少。 30年前,在哥斯达黎加出生,有1/4华人血统的张福林(Franklin R. Chang Diaz)还在麻省理工大学攻读等离子物理学博士学位时就这么认为。到了2009年6月,作为前航天员兼物理学家,Ad Astra火箭公司创始人、首席设计师,张福林带领着团队成功测试了VASIMR的第一节引擎后,对这一观点更加坚定。 VASIMR,全功率可变比冲的磁等离子体火箭(Variable-specific-impulse magnetoplasma rocket),尽管离最终完善仍有距离,但已经在航天界中引起了巨大反响。 因为,当它真正诞生,登陆火星的时间将会从250天缩短为39天。 石墨烯在光作用下的运动现象,这一发现可作为新的太空动力来源,碳世纪发现了这项重大应用发现,并成功研制了该项装置,充分展示了石墨烯材料火箭的光推动作用, [2] 使电推动不再受化学试剂的限制。 电弧加热等离子发动机主要由阴极、阳极、电源和工质等组成,结构相对简单。 [3] 电弧加热等离子发动机的工作原理是利用两电极之间放电形成的高温电弧加热气体,气体进入阳极喷嘴压缩段后被电弧加热到10000K上的高温后发生电离,进入阳极喷管扩张段,膨胀加速达到超音速,最终髙速喷出时产生反推为。电弧加热等离子发动机加热过程主要集中在发动机弧室内部进行,这就突破了电阻加热推进装置对壁面湿度的限制,电弧中必温度高达10000的数量级,而发动机壁面的温度一般低于2000K。 电弧加热等离子发动机是极具发展潜力的电推进之一。在所有的电推进技术中,电弧加热等离子发动机的推力/功率比是最高的;尽管在与电磁式、静电式推进装置相比,电弧加热等离子发动机比冲要低,但是其进一步提升空间大;同时电弧加热等离子发动机结构简单,运行电压低,寿命长,使其在未来的电推进市场将占有一席之地。 脉冲等离子推力器具有机械结构简单和鲁棒性能好的优点,但其缺点是发动机推力非常小和推力功率比低,限制了其应用。为了增强脉冲等离子推力器的推力性能,目前国外开始利用化学推进剂提高等离子推力器推力的探索研究。 固体火箭发动机与等离子体发动机技术的结合将是一个新的有价值的研究领域,利用固体推进剂作为未来等离子体发动机的新型工质和能量来源,国外在利用固体推进剂取代用于等离子推力器中的惰性材料来提高发动机推力方面的研究已起步,并得到了提高推力及推力功率比的试验证据; 利用等离子推力器技术提高固体火箭发动机比冲,利用等离子发动机的相关技术通过电场电离和加速固体推进剂的燃烧( 分解) 产物,形成等离子体流来提高固体火箭发动机的比冲。

