太阳能电力推进系统可能正是我们高效火星之旅所需要的

到达火星的方式有很多种，但总是需要权衡。化学推进被证明是最受欢迎的，可以快速将航天器运送到这颗红色星球。但它们携带燃料的成本很高，从而增加了任务的总体成本。替代推进技术在一些深空应用中越来越受到关注。现在，来自西班牙的一组科学家已经初步研究了探测器离开地球后，如何使用全电力推进将其发送到火星。

电力推进系统比化学火箭有几个优点。虽然它们永远无法扩大到足以将任何重物送入轨道的程度，但一旦进入太空，它们就能非常有效地将有效载荷移动到需要的地方。典型的化学火箭需要70%–90%的发射质量作为燃料，而电力推进系统只需10%–40%的发射质量作为燃料即可。

要做出的权衡是推力。电力推进系统的推力通常比化学火箭产生的推力小至少四个数量级。与此同时，在太空中，其显着影响是电力推进系统速度要慢得多。但对于无人飞行任务来说，这可能并不是那么令人担忧的问题。

到目前为止，没有人花时间考虑由电力驱动的火星任务与由化学推进驱动的火星任务之间会有多大差异。最接近的研究是为访问火星的卫星——火卫一和火卫二——而制定的一项完全依赖电力推进的研究。在那项研究中，研究人员发现化学推进选项需要的质量是电力推进选项的2.5倍。这将大大降低任务的总体成本。

在这项发表在《宇航学报》上的新研究中，研究人员重点研究了一条将重达2,000公斤的航天器送入距火星300公里至1,000公里的极地轨道的轨道。2000公斤的重量限制被选为可以包含与欧空局所研究的ExoMars轨道飞行器等效的科学包的包。

由于这些任务限制，研究人员考虑了几种不同类型的电力推进系统。他们提出了一个额外的要求——它必须在许多电力推进系统的上推力范围内运行。成功进入火星轨道所需的最小推力为0.1N。

这一限制导致选择BHT-6000作为任务的主要推进系统。它是一种霍尔效应推进器，运行功率在2kW到6kW之间，可以使用相对常见的电力推进推进剂，例如氙气和氪气。有了这种推进力的选择，是时候开始进行每位天体动力学家最喜欢的活动——建模了。

研究人员使用多体模型来绘制所选轨迹的重力影响。然后，他们使用标准化学推进剂和BHT-6000进行了任务模拟。他们的发现似乎符合人们对电力推进优势的普遍预期。

就速度而言，化学火箭更快，但也不是特别快。化学火箭可以在不到一年的时间内完成这一旅程，而BHT-6000驱动的任务从发射起大约需要3.2年。然而，化学推进系统的重量将是电力推进系统的2.4倍。即使以相对保守的10,000美元/公斤的发射成本计算，电力推进系统也比化学替代方案节省近3000万美元的成本。所有这些的代价是要多花几年的旅行时间才能将任务送达空间站。

由于预算有限，许多太空探索机构愿意为此付出代价。但是，到目前为止，这只是一个模型，因为没有计划的深空任务会使用这种电力推进方法作为其主要推进系统，尽管一些深空任务，例如隼鸟二号，已经采用了这种方法。然而，随着技术的进步，未来的深空任务，特别是无人任务，前往火星的可能性越来越大。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！