電火箭

根據能源的不同，火箭可分為化學火箭、電火箭、太陽能火箭和核火箭等。化學火箭又分為固體火箭、液體火箭和混合推進劑火箭，不論何種火箭，它們的工作原理都是通過發動機噴出高速氣體，由其產生的反作用力推動火箭前進。

利用電火箭發動機推進的火箭（見電火箭發動機）。電火箭具有推力小、速度快、操作靈活等特點，適合於各種衛星的姿態控制和軌道修正。歐洲首顆月球探測器“智慧—1號”上採用的這種新型動力裝置，利用高效砷化鎵太陽能帆板把太陽光能轉換成電能，並通過特設結構使部分電能產生電磁場；同時利用稀有惰性氣體氙氣作為工作介質。該新型動力裝置在航天器上還是首次使用，它比通常使用的化學火箭的效率要高出10倍，且需工作介質較少，可使航天器攜帶更多的有效載荷。由於太陽能是用之不竭的再生能源，因此它能在太空無重力狀態下連續工作幾年時間。這種動力裝置的缺點是產生的推力很小，加速很慢。

電火箭與常規火箭相比，沒有龐大的身軀，就像一台小小的電子儀器，其推力也小得多。

通常常規火箭的推力可達30兆牛，這個巨大的能量可將成千上萬噸的航天器送入太空。而一般的電火箭，由於電子的質量很小，它所產生的推力也就十分微弱，往往只有1／50牛。這種力量在地球上僅能托起一隻乒乓球，與常規火箭相比，顯得非常渺小。

不過，對於在太空中處於失重狀態下的航天器來說，這個微弱的力足以推動其前行或移動了。1968年，美國首次將一組4個彼此相差90度的微型電火箭安裝在一個同步衛星上。儘管這些電火箭只能產生很小的推力，但在幾乎沒有什麼阻力的太空，它足以保證同步衛星的正確運行。

電火箭定位的精確度也令人吃驚。歐洲航天局在2000年發射的6顆衛星上，全部採用了電火箭定位技術，它們在相隔500萬千米的距離上，位置精確度卻達到了1厘米。如此高精度的技術的確令人折服。

電火箭按電能的推進劑不同，可分為電熱系統、靜電系統和電磁系統三類。與燃料消耗大、壽命短的化學火箭相比，使用電能推進劑的電火箭幾乎不用擔心推進劑用盡的問題，它可以長時間地連續運行。另外，電火箭還有能多次啟動和控制的優點。

用電能加速工質（工作介質）形成高速射流而產生推力的火箭發動機。它與化學火箭發動機不同，能源和工質是分開的。電能由飛行器提供，一般由太陽能、核能或化學能經轉換裝置得到。工質常用氫、氮、氬或鹼金屬（銫、汞、銣、鋰等）的蒸氣。電火箭發動機比沖高、壽命長（可起動上萬次，累計工作上萬小時），但推力小於100牛（10公斤力）,適用於航天器的姿態控制、位置保持和星際航行等。

1906年美國R.H.戈達德提出用電能加速帶電粒子產生推力的設想，並於1916年進行了初步試驗。電火箭發動機的推力很小，不可能用它從地面發射任何有效載荷，因此一直未能進入實用階段。直到1957年第一顆人造地球衛星上天以後，電火箭發動機的研究才逐漸引起重視。1960年以後，蘇聯、美國研製出各種電火箭發動機，並進行了多次空間飛行試驗。中國和其他一些國家也相繼開展了電火箭發動機的研究和製造。已研製成功 100多個不同類型、不同尺寸的發動機，使電火箭發動機進入了實用階段。

電火箭發動機由電源、電源交換器、電源調節器、工質供應系統和電推力器等組成。電源和電源交換器供給電能；電源調節器按預定程序起動發動機，並不斷調整電推力器的各種參數，使發動機始終處於規定的工作狀態。工質供應系統貯存和輸送工質。電推力器將電能轉換成工質的動能，使其高速噴出產生推力。

電火箭發動機按工質加速方式可分為三種類型：電熱火箭發動機、靜電火箭發動機和電磁火箭發動機。

利用電能加熱工質（如肼、氨、氫等）使其氣化，經噴管膨脹加速、噴出產生推力。電熱火箭發動機按加熱方式又可分為電阻加熱式和電弧加熱式兩種。電熱火箭發動機比沖為700～1000秒，推力為0.01～0.1牛（約10-3～10-2公斤力）。

這種發動機的工質（如汞、銫、氫等）從貯箱經過電離室電離成離子，在引出電極的靜電場力作用下加速形成射束。離子射束與中和器發射的電子耦合形成中性的高速束流，噴射而產生推力。推力通常在(0.5～25)×10-5牛之間，比沖達 8500～20000秒。

利用電磁場對載流等離子體產生羅倫茨力的原理，使處於中性等離子狀態的工作介質加速以產生推力。其比沖為5000～25000秒。

第一次試飛：1982年l月，我國第一次成功地進行了電火箭的空間飛行試驗。這次試驗成功，標誌著我國電火箭的研製工作已經進入了一個新階段，使我國繼美、蘇、日後，有了一種新型空間微推力火箭發動機。

發射電火箭，實際上是把離子加速器和發電設備搬到空間去，所以困難是相當大的。我國第一次試飛電火箭成功，說明我國在電火箭的研製中已經克服了許多技術困難，掌握了電火箭的基本規律。