航天器推進
太空飛行器推進是任何加速太空飛行器和人造衛星的方法，目前已知具有許多方式，每一種方式都有弱點與優點[1][2][3]。目前用以脫離地球引力的推進方式都是採用火箭，而在太空軌道上為人造衛星維持特定位置的都是依賴噴氣發動機，而遠程的航行則使用離子推進器。
推進方法
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火箭發動機
[編輯]噴氣發動機
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電磁加速器
[編輯]推進設備
[編輯]可能違背物理法則的推進系統
[編輯]不同的方法
[編輯]| 方法 | 有效排氣 速度 (km/s) |
推力 (N) |
持續時間 | 最大ΔV (km/s) |
技術就緒指數 (9成最高,1為最低) |
|---|---|---|---|---|---|
| 固態火箭 | 1 - 4 | 103 - 107 | 分鐘 | ~ 7 | 9:已經過實際飛行驗證 |
| 混合火箭 | 1.5 - 4.2 | <0.1 - 107 | 分鐘 | > 3 | 9:已經過實際飛行驗證 |
| 單裝藥火箭 (裝藥) | 1 - 3 | 0.1 - 100 | 毫秒-分鐘 | ~ 3 | 9:已經過實際飛行驗證 |
| 液態火箭 | 1 - 4.7 | 0.1 - 107 | 分鐘 | ~ 9 | 9:已經過實際飛行驗證 |
| 靜電離子推力器 | 15 - 210[4] | 10−3 - 10 | 月/年 | > 100 | 9:已經過實際飛行驗證 |
| 霍爾推力器 (HET) | 8 - 50 | 10−3 - 10 | 月/年 | > 100 | 9:已經過實際飛行驗證[5] |
| Resistojet rocket | 2 - 6 | 10−2 - 10 | 分鐘 | ? | 8: 已經過實際飛行驗證 [6] |
| 電弧噴射火箭 | 4 - 16 | 10−2 - 10 | 分鐘 | ? | 8: 已經過實際飛行驗證 [來源請求] |
| Field Emission Electric Propulsion (FEEP) | 100[7]-130 | 10−6[7]-10−3[7] | 月/年 | ? | 8: 已經過實際飛行驗證 [7] |
| 脈衝等離子體推力器 (PPT) | ~ 20 | ~ 0.1 | ~2,000-10,000 小時 | ? | 7:原形於太空中經過試驗 |
| 雙模式推進火箭 | 1 - 4.7 | 0.1 - 107 | 毫秒-分鐘 | ~ 3 - 9 | 7: 原形於太空中經過試驗 |
| 太陽帆 | 300,000:Light 145-750:Wind |
9/km2 @ 1 AU 230/km2@0.2AU 10−10/km2@4 ly |
不定 | > 40 | 9:光壓高度控制系統已通過實際飛行驗證 6:僅在太空中成功展開過 5:Light-sail validated in lit vacuum |
| 三裝藥火箭 | 2.5 - 5.3 | 0.1 - 107 | 分鐘 | ~ 9 | 6:原形於太空中經過試驗[8] |
| 磁等離子體動力推力器 (MPD) | 20 - 100 | 100 | 星期 | ? | 6:1 kW推力型於太空中經過試驗 [9] |
| 核熱火箭 | 9[10] | 107[10] | 分鐘[10] | > ~ 20 | 6: 原形於太空中經過試驗 |
| 質量投射器 (for propulsion) | 0 - ~30 | 104 - 108 | 月 | ? | 6:32MJ推力型於太空中經過試驗 |
| 系留推進技術 | N/A | 1 - 1012 | 分鐘 | ~ 7 | 6:31.7 km型於太空中經過試驗 [11] |
| 空氣放大火箭技術 | 5 - 6 | 0.1 - 107 | 秒-分鐘 | > 7? | 6: 原形於太空中經過試驗 [12][13] |
| 液體燃料進氣引擎 | 4.5 | 103 - 107 | 秒-分鐘 | ? | 6: 原形於太空中經過試驗 |
| 脈衝引射推進技術 (PIT) | 10[14]-80[14] | 20 | 月 | ? | 5:部分製品已在真空試驗環境下通過實驗[14] |
| 可變比沖磁等離子體火箭 (VASIMR) | 10 - 300 | 40 - 1,200 | 日 - 月 | > 100 | 5:Component-200 kW 部分製品已在真空試驗環境下通過實驗 |
| 磁場擺動放大推進技術 | 10 - 130 | 0.1 - 1 | 日 - 月 | > 100 | 5:部分製品已在真空試驗環境下通過實驗 |
| 太陽熱力火箭 | 7 - 12 | 1 - 100 | 星期 | > ~ 20 | 4:只在一般實驗室進行過相關試驗[15] |
| Radioisotope rocket | 7 - 8 | 1.3 - 1.5 | 月 | ? | 4:只在一般實驗室進行過相關試驗 |
| 核－電火箭(As electric prop. method used) | 可變 | 可變 | 可變 | ? | 4:Component-400kW 只在實驗室進行過相關試驗 |
| 獵戶座計劃 (近期核脈衝推進) | 20 - 100 | 109 - 1012 | 日 | ~30-60 | 3:Validated-900 kg proof-of-concept[16][17] |
| 太空電梯 | N/A | N/A | 不定 | > 12 | 3:只在理論上證明可行 |
| Reaction Engines SABRE[18] | 30/4.5 | 0.1 - 107 | 分鐘 | 9.4 | 3:只在理論上證明可行 |
| 電動帆 | 145-750:Wind | ? | 不定 | >40 | 3:只在理論上證明可行 |
| 磁化帆 | 145-750:Wind | 70/40Mg[19] | 不定 | ? | 3:只在理論上證明可行 |
| Magnetic sail#Mini-magnetospheric plasma propulsion | 200 | ~1 N/kW | 月 | ? | 3:只在理論上證明可行[20] |
| Beam-powered/Laser(As prop. method powered by beam) | 可變 | 可變 | 可變 | ? | 3:只在理論上證明可行 |
| 發射環/Orbital ring | N/A | ~104 | 分鐘 | >>11-30 | 2:Technology 尚處概念論證階段 |
| 核脈衝推進 (代達羅斯計劃) | 20 - 1,000 | 109 - 1012 | 年 | ~15,000 | 2:Technology concept formulated |
| 氣芯反應堆火箭 | 10 - 20 | 103 - 106 | ? | ? | 2: 概念論證階段 |
| 核鹽水火箭 | 100 | 103 - 107 | 小時 | ? | 2: 概念論證階段 |
| 裂變帆 | ? | ? | ? | ? | 2: 概念論證階段 |
| 裂變碎片火箭 | 15,000 | ? | ? | ? | 2: 概念論證階段 |
| 核光子火箭 | 300,000 | 10−5 - 1 | 年-幾十年 | ? | 2: 概念論證階段 |
| 聚變火箭 | 100 - 1,000 | ? | ? | ? | 2: 概念論證階段 |
| 反物質催化核脈衝推進 | 200 - 4,000 | ? | 日-星期 | ? | 2: 概念論證階段 |
| 反物質火箭 | 10,000-100,000 | ? | ? | ? | 2:概念論證階段 |
| 巴薩德衝壓發動機 | 2.2 - 20,000 | ? | 不定 | ~30,000 | 2:概念構想階段 |
| 重力電磁環發射器 | 300,000:GEM | ? | ? | <300,000 | 1:Basic principles observed & reported |
| 阿庫別瑞引擎 | >300,000 | ? | ? | ∞ | 1:該概念相關原理剛剛被提出 |
| 方法 | 有效排氣 速度 (km/s) |
推力 (N) |
持續時間 | 最大ΔV (km/s) |
技術就緒指數 （9成最高,1為最低） |
行星和大氣發射
[編輯]某些發射方法不採用火箭或以火箭為輔助設備，這些稱為非火箭航天發射。
參考文獻
[編輯]- ^ Meyer, Mike. In-space propulsion systems roadmap (PDF). nasa.gov: 9. April 2012 [Feb 1, 2021]. （原始內容 (PDF)存檔於October 9, 2022）.
- ^ Mason, Lee S. "A practical approach to starting fission surface power development. （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）" proceedings of International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP'06), American Nuclear Society, La Grange Park, Illinois, 2006b, paper. Vol. 6297. 2006.
- ^ Leone, Dan. NASA Banking on Solar Electric Propulsion's Slow but Steady Push. Space News (SpaceNews, Inc). May 20, 2013 [February 1, 2021]. （原始內容存檔於July 20, 2013）.
- ^ 存档副本. [2010-11-10]. （原始內容存檔於2012-12-03）.
- ^ Hall effect thrusters have been used on Soviet/Russian satellites for decades.
- ^ A Xenon Resistojet Propulsion System for Microsatellites Archived 2010-09-18 at WebCite (Surrey Space Centre, University of Surrey, Guildford, Surrey)
- ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 存档副本. [2011-07-07]. （原始內容存檔於2011-07-07）.
- ^ 存档副本. [2010-02-10]. （原始內容存檔於2010-02-10）.
- ^ 存档副本. [2020-09-17]. （原始內容存檔於2019-04-28）.
- ^ 10.0 10.1 10.2 存档副本. [2009-04-08]. （原始內容存檔於2009-04-08）.
- ^ 存档副本. [2010-11-10]. （原始內容存檔於2003-02-10）.
- ^ Gnom 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2010-01-02.
- ^ NASA GTX 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2008-11-22.
- ^ 14.0 14.1 14.2 The PIT MkV pulsed inductive thruster (PDF). [2010-11-10]. （原始內容存檔 (PDF)於2014-02-11）.
- ^ Pratt & Whitney Rocketdyne Wins $2.2 Million Contract Option for Solar Thermal Propulsion Rocket Engine （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） (Press release, June 25, 2008, Pratt & Whitney Rocketdyne)
- ^ Operation Plumbbob. July 2003 [2006-07-31].
- ^ Brownlee, Robert R. Learning to Contain Underground Nuclear Explosions. June 2002 [2006-07-31].
- ^ 引用錯誤：沒有為名為
SABRE的參考文獻提供內容 - ^ 存档副本 (PDF). [2009-02-27]. （原始內容 (PDF)存檔於2009-02-27）.
- ^ MagBeam. [2010-11-10]. （原始內容存檔於2013-01-03）.
外部連結
[編輯]- NASA Beginner's Guide to Propulsion
- NASA Breakthrough Propulsion Physics project
- Rocket Propulsion （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- Journal of Advanced Theoretical Propulsion
- Different Rockets （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- Earth-to-Orbit Transportation Bibliography （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- Spaceflight Propulsion （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） - a detailed survey by Greg Goebel, in the public domain
- Rocket motors on howstuffworks.com （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- Johns Hopkins University, Chemical Propulsion Information Analysis Center （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- Three-phase electric arc plasma torches "Star" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） – Keldysh Research Center official web page
