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火箭燃料|其实童年的你离造出火箭只有亿点点距离( 五 )

火箭燃料


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核推：还没上天别着急
那么有没有比冲高一点的发动机呢？有！比如核推 。 以“核热火箭”为例 ， 简单地说 ， 核燃料只负责反应释放热能 ， 而工质吸收热能喷出 ， 只负责提供反作用力 ， 工质与燃料分开 ， 不再具备“双重身份” 。 原则上用什么工质都可以 ， 但普遍看好氢气 ， 因为它分子量小 ， 加热到同样温度可以跑得更快 ， 在上世纪已经实现了850s左右比冲（化学推的两倍）、同时250kN左右推力 。 这个比冲已经较高 ， 如果想让它更高 ， 就需要把反应堆烧的更热——但温度总归是有上限的 ， 比如考虑反应堆材料熔点的制约 。 再考虑到核废料的处理问题等等 ， 目前阶段 ， 核推还没有真的上天 ， 只有地面测试 。 如果你要说自己见过更炫酷的 ， 那一定是在梦科幻电影里吧~

火箭燃料|其实童年的你离造出火箭只有亿点点距离
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核推反应堆的链式反应 ， 正在发生核裂变 。 来源：bilibili

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内华达州试验场-核火箭开发站 。 一号发动机试验台上发动机和反应堆的特写图 。 右边的两名技术人员提供比例尺 。 来源：wiki
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电推：细水长流最省油
【火箭燃料|其实童年的你离造出火箭只有亿点点距离】真正实用的还要数电力推进 。 当然电力推进你依然可以故伎重演 ， 用电加热工质然后扔出去……但实际上更常用的电力推进 ， 是用太阳能板捕获的电能对工质进行离子化和加速 ， 以提供推动力 。 工质用什么原则上都没关系 ， 但是考虑到电离工质挺麻烦的 ， 好不容易电离出一个来 ， 我会希望它提供尽可能大的动力 ， 所以希望工质分子质量大一点 ， 习惯上用氙气（Xe ， 原子量131.2） 。

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NASA测试新型电力推进火箭 。  来源：sohu
电推主要消耗电能和极少量惰性气体 ， 但它形成的喷射速度却是惊人的——通常是运载火箭发动机的十倍 ， 因此具有极高的比冲 ， 可达4000s 。 但是 ， 推力却非常小 ， 一般在1N数量级以下 。 为了解释为什么电推的推力都这么可怜 ， 考虑质量流为R ， 喷口速度为ve ， 还记得公式（2）得到的推力F=Rve ， 那么在单位时间内把这些质量加速到ve ， 你的功率最起码也应该是1/2Rve2 ， 则产生单位推力需要的功率：

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