面向深空任务的电磁桨推力器设计

doi:10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0073

中国空间科学技术 ›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (5): 17-.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0073

面向深空任务的电磁桨推力器设计

侍行剑, 孙克新, 祝竺, 孙凯鹏, 廖鹤

海卫星工程研究所，上海201109

收稿日期:2017-05-02 修回日期:2017-08-10 发布日期:2017-09-12 出版日期:2017-10-25

Designofanelectromagneticpropellerfordeepspacemissions

SHI Xing-Jian, SUN Ke-Xin, ZHU Zhu, SUN Kai-Peng, LIAO He

ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai201109，China

Received:2017-05-02 Revision received:2017-08-10 Online:2017-09-12 Published:2017-10-25

摘要/Abstract

摘要： 为解决深空任务需要大量推进工质的问题，提出了一种电磁桨推力器的概念，以恒星际等离子体为工质，利用带电粒子在正交匀强电场和磁场中的电漂移效应，产生对航天器的推力。根据带电粒子的漂移速度，分非相对论和相对论两种情况，推导了电磁桨推力器的推力公式，分析了电磁桨推力器的设计约束条件，并针对星际航行和无拖曳控制任务，结合实际工程技术水平，设计了初步电磁桨推力器方案和试验验证方案。计算结果表明，使用上述电磁桨推力器方案的航天器无需携带任何工质，在星际航行中每年可以得到1056m/s速度增量。

关键词: 电推进, 等离子体, 电漂移, 星际, 相对论效应

Abstract: Tosolvethemassivepropellantproblemfordeepspacemissions，theconceptofanelectromagneticpropellerwasproposed.Theinterstellarplasmawasusedaspropellant，andtheelectricdrifteffectwithorthogonalanduniformelectricfieldandmagneticfieldwasusedtoproducethethrust.Dependingontheplasmadriftvelocity，theformulaoftheelectromagneticpropellerwasderivedinthenonrelativisticcaseandtherelativisticcase.Therestrictionofelectromagneticpropellerdesignwasanalyzed.Theelectromagneticpropellerschemeanddemonstrationexperimentsweredesignedfordeepspaceanddragfreecontrolmissionswithpracticalengineeringlevel.Astheresultofcalculation，carryingnopropellant，theelectromagneticpropellerdesigncouldobtain1056m/sspeedincrementperyearontheinterstellartravel.

Key words: electricpropulsion, plasma, electricdrift, interstellar, relativisticeffect

侍行剑, 孙克新, 祝竺, 孙凯鹏, 廖鹤. 面向深空任务的电磁桨推力器设计[J]. 中国空间科学技术, 2017, 37(5): 17-.

SHI Xing-Jian, SUN Ke-Xin, ZHU Zhu, SUN Kai-Peng, LIAO He. Designofanelectromagneticpropellerfordeepspacemissions[J]. Chinese Space Science and Technology, 2017, 37(5): 17-.

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