Bir uydu motoru neye benziyor? Bu şimdiye kadar gördüğüm en zor popüler bilim
Motor insan kalbi gibidir, kalp kişinin tüm yaşam aktivitelerini sürdürür ve makinenin çalışmasını motor çalıştırır. Daha önce uçak motorları ve roket motorlarından bahsetmiştik. Bugün uydulardaki motorlara bir göz atalım!
Yüksek basınçlı klima - küçük güç, büyük etki
İlk uydular, olgunlaşmamış tahrik teknolojisi nedeniyle, tahrik için çoğunlukla yüksek basınçlı soğuk hava kullanıyordu ve buradaki klima esas olarak nitrojendi. Yalnızca uydular değil, eski Sovyetler Birliği'nin "Vostok 1" insanlı uzay aracı ve ABD "Uzay Laboratuvarı" gibi diğer uzay araçları da tahrik için klima kullanıyor.
Klima tahrikinin avantajları güvenlik, güvenilirlik ve kirlilik içermemesidir, ancak itme gücü küçüktür ve performans düşüktür.
Fil yerde durdu ve hareketsiz durdu. Hızlanıp ona doğru koşuyorsun ve vuruyorsun ama fil hala duruyor. Ancak fil, uzay yürüyüşü görevini yerine getirirken büyük bir osuruk yaparsa, filin duruşunun değişmesi gerekir. Bu nedenle, yüksek basınçlı iklimlendirme tahrikinin performansı yüksek olmasa da, uzayda uydunun çeşitli tutumlarını ayarlamak fazlasıyla yeterlidir.
Bu nedenle, Çin'deki az sayıda uydu hala yüksek basınçlı nitrojen kullanıyor.
Tek bileşenli tahrik sistemi - sihirli "hidrazin"
II.Dünya Savaşı sırasında hidrazin, Alman V2 füzelerinin yakıtlarından biriydi. Katalizör iridyumun etkisi altında, hidrazin anında nitrojen ve hidrojene ayrışacak ve birkaç milisaniye içinde 800 ° C'lik yüksek bir sıcaklığa ulaşacaktır.
Daha sonra hidrazin uydu gücünde yaygın olarak kullanıldı.
Performans açısından, tek elemanlı tahrik sistemi, yüksek basınçlı nitrojen tahrik sisteminden daha üstündür, ancak diğer güç sistemleriyle karşılaştırıldığında, özgül dürtü hala daha düşüktür ve esas olarak küçük ve orta büyüklükteki uydularda kullanılır. Ekim 2002'de Çin tarafından fırlatılan "Zhu Zi 2 uydusu" tek bileşenli bir hidrazin motoru kullanıyordu.
Ek olarak, Pluto'yu tespit eden ve tarihteki en hızlı fırlatma hızıyla dünyayı terk eden "Yeni Ufuklar" sondası, gücünü 9.75 kg plütonyum-238 oksit pelletleri ve tutum ayarı ve yörünge düzeltmeleri ile sağlıyor. Güvenli ve güvenilir tek bileşenli bir hidrazin motoru tarafından kontrol edilen New Horizons, 77 kg hidrazin taşıdı.Karşılaştırmak için, tüm New Horizons sadece yaklaşık 470 kg idi.
İki bileşenli tahrik sistemi-iki kılıç birleştirilmiş
Şu anda, Beidou navigasyon uydularında yaygın olarak kullanılan 490N motorları, Chang'e-1 ve Chang'e-2 uyduları iki bileşenli tahrik sistemleridir. Motorun itici gazı dinitrojen tetroksit (N2O4) ve metilhidrazindir ve vakum itme kuvveti, esas olarak tırmanma gibi yörünge ayarlamaları için kullanılan 490N'dir.
Yukarıda listelenen uydular, bu motorun ilk neslidir.
Haziran 2012'de, ikinci nesil 490N motor ürünü China Star 2A uydusunda başarıyla uygulandı. Mayıs 2013'te fırlatılan Zhongxing 11 uydusunda da 490N motor kullanıldı.
2016'nın başında, Çin'in üçüncü nesil 490N motoru, 25.000 saniyeden fazla bir test çalışma ömrü ile test çalışmasını geçti. Üçüncü nesil, uluslararası benzerlerinden 2 saniye daha yüksek olan, 325 saniyelik belirli bir itme gücüne sahip bir renyum-iridyum itme odası kullanıyor. Renyum-İridyum İtme Odası Başkanı Xu Fangtao, Uydunun taşıdığı sınırlı itici gaz nedeniyle, uydunun ömrünü uzatmak için uydu motorunun performansını iyileştirmek gerekiyor. İstatistiklere göre, motorun özgül dürtüsündeki her saniye artış, binlerce gram yakıt tasarrufu sağlayabilir. , Yaklaşık 100 milyon ABD doları tutarında ekonomik fayda sağlıyor. "
"Zhongxing 9A" uydusu bir süre önce 490N motorunu kullanıyordu. İkinci nesil mi yoksa üçüncü nesil mi olduğu konusunda bilgi mevcut değil.
Elektrikli tahrik sistemi - hafif paket
Son olarak, esas olarak iyon iticilerini kullanan en yeni elektrikli tahrik sistemi vardır, ancak aslında tam olmayan elektrik tahrik sistemlerinde, "hidrazinle güçlendirilmiş iticiler" ve "ark iticileri" de kullanılabilir.
Çekirdek iyon iticisinin prensibi, önce gazı iyonize etmek ve ardından elektrik alan kuvvetini kullanarak yüklü iyonları hızlandırmak ve onları dışarı atmak ve ardından itme oluşturmaktır.
Hidrazin ile geliştirilmiş itici, yüksek sıcaklıkta nitrojen, hidrojen ve diğer gazları ayrıştıran tek bileşenli bir hidrazin motorudur ve bu gazlar, gazın sıcaklığını daha da artırmak için bir direnç ısıtıcısı ile tekrar ısıtılır. Ark itici, ark boyunca gazı ısıtır ve gaz, itme kuvveti oluşturmak için yüksek bir hızda ısıtılır ve genleştirilir.
Yörünge yüksekliği 36.000 kilometre olan bir sabit yörüngede bulunan uydular için, yörüngede yaklaşık 15 yıl kalabilmek için ve kendi güçleriyle bir transfer yörüngesinden bir sabit yörüngeye kaldırıldıklarında çok fazla yakıt tüketirler. Bu nedenle, bu uyduların ağırlığının yarısından fazlası itici gazla getirilir.
İyon iticinin itici gaz taşıması gerekmez, bu nedenle uydunun ağırlığını büyük ölçüde azaltabilir ve yörüngedeki süreyi uzatabilir. Tabii bir bedel de ödemek zorunda. Örneğin, bir kimyasal motor kullanılıyorsa, uydunun sabit bir noktaya fırlatılması sadece bir veya iki hafta sürer, ancak tamamen elektrikli tahrik ile bu işlem, kaplumbağa hızı olarak tanımlanabilecek 4 ila 9 ay sürer. Bununla birlikte, on yıldan fazla bir süredir yörüngede olan bir iletişim uydusu için beş veya altı aylık fedakarlık kabul edilebilir.
Meslekten olmayan kişi heyecana, içeriden biri kapıya bakar. Pek çok küçük ülke uydu inşa edebilir ve hatta fırlatma yeteneklerine sahip olabilir.
Ancak yörünge yüksekliği ve ağırlığı aynı olan uydular için ben 18 yıldır yörüngedeyim ve siz 6 yıldır yörüngede bulunuyorsunuz, bu boşluk ve bu boşluk büyük ölçüde uydudaki itme sistemiyle belirleniyor. Klimalı tahrik sistemlerinden elektrikli tahrik sistemlerine kadar, uydularımızdaki motorlar sürekli olarak yükseltilmekte ve yükseltilmektedir; bu, uydu üretimi ve fırlatılmasında bir dizi olağanüstü başarıya tanıklık etmiştir!
Kaynak: Popüler Bilim Çin, Yazar: soğuk ahşap balıkçılığı Moe
