栅极静电加速离子回旋共振加热等离子体推进器的分析与粒子模拟
等离子体物理
2022-11-18 v1
摘要
采用当前火箭推进技术，大载荷深空任务不切实际。化学推力器产生高推力但效率低，而离子推力器效率高却为大型卫星与载人航天器提供过小推力。等离子体推进是一种可行替代方案，其推力高于电离子推力器，比冲远超化学火箭发动机。本文探索一种混合推力器，其兼具等离子体推力器的高质量流率，同时最大化比冲。该系统的两个主要过程为等离子体的离子回旋共振加热（ICRH）以及随后离子经栅极电极的静电加速。通过对这两部分进行粒子模拟（particle-in-cell），比较了氙、氩与氦的排气速度。研究发现，尽管系统组合带来远高于以往的排气速度，但加速主要源于栅极电极，因此氙是最合适工质，比冲可达 4200 s 以上。核聚变与核裂变技术的进步将促进高功率等离子体推力器的部署，使航天器在太阳系中飞得更远更快。
引用
@article{arxiv.2211.09364,
title = {Analysis and Particle-in-Cell Simulation of Gridded ICRH Plasma Thruster},
author = {Ishaan Mishra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.09364},
year = {2022}
}
备注
10 Pages, 3 Figures, Presented at the 2nd International Conference on Plasma Theory and Simulation