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    推拉式電磁鐵吸盤(pán)_起重電磁鐵生產(chǎn)廠(chǎng)家_廣東君晟裝備科技有限公司
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    直流電磁鐵推進(jìn)是如何工作的?

    作者:創(chuàng )始人 日期:2023-11-20 人氣:10573

    ?    幾十年來(lái),太空旅行的唯一手段是依靠化學(xué)推進(jìn)的火箭發(fā)動(dòng)機?,F在,在21世紀初,航空航天工程師正在設計創(chuàng )新的方法將我們帶到星星上,包括光推進(jìn)、核聚變推進(jìn)和反物質(zhì)推進(jìn)。一種缺乏任何推進(jìn)劑的新型航天器也被提出。這種類(lèi)型的航天器會(huì )被電磁鐵在太空中顛簸,可以比任何其他方法帶我們走得更遠。

        當冷卻到極低的溫度時(shí),電磁鐵表現出一種不尋常的行為:在通電后的最初幾納秒內,它們會(huì )振動(dòng)。美國能源部高能與核物理辦公室的項目經(jīng)理大衛·古德溫(DavidGoodwin)提出,如果這種振動(dòng)可以控制在一個(gè)方向上,它可以提供足夠的震動(dòng),將航天器送入太空,比任何其他正在開(kāi)發(fā)的推進(jìn)方法都更遠、更快。

        “似乎應該有某種方法來(lái)使用[美國能源部科學(xué)家]正在開(kāi)發(fā)的這項技術(shù)來(lái)幫助NASA實(shí)現他們的目標,它基本上是從那里產(chǎn)生的,”古德溫說(shuō)。從美國能源部的研究中產(chǎn)生的是古德溫對太空推進(jìn)系統的想法,該系統使用每秒振動(dòng)400,000次的超冷超導磁體。如果這種快速脈沖可以指向一個(gè)方向,它可以創(chuàng )建一個(gè)非常有效的太空推進(jìn)系統,能夠達到光速1%的幾分之一。

        在電磁鐵上升的前100納秒(十億分之一秒)內,電磁鐵處于非穩定狀態(tài),使其能夠非??焖俚孛}沖。上升后,磁場(chǎng)達到穩定狀態(tài),不會(huì )發(fā)生脈沖。古德溫描述了他用作螺線(xiàn)管的電磁鐵,它基本上是纏繞在金屬圓柱體上的超導電磁線(xiàn)。整個(gè)結構的直徑為1英尺(30.5厘米),高度為3英尺(91.4厘米),重量為55.12磅(25公斤)。用于該推進(jìn)系統的電線(xiàn)是鈮錫合金。其中幾根線(xiàn)束將被纏繞成電纜。然后用液氦將該電磁鐵過(guò)冷至4開(kāi)爾文(-452.47F/-269.15C)。

        為了使磁鐵振動(dòng),您需要在磁場(chǎng)中引起不對稱(chēng)。古德溫計劃特意將金屬板引入磁場(chǎng),以增強振動(dòng)運動(dòng)。這塊板將由銅、鋁或鐵制成。鋁板和銅板是更好的導體,對磁場(chǎng)的影響更大。板將被充電并與系統隔離以產(chǎn)生不對稱(chēng)性。然后,在磁鐵向相反方向振蕩之前,板將在幾微秒(百萬(wàn)分之一秒)內耗盡電力。

        “現在,這里的問(wèn)題是,我們能否以這樣一種方式使用這種非穩態(tài)條件,使其只向一個(gè)方向移動(dòng)?”古德溫說(shuō)?!斑@就是非常不確定能否做到這一點(diǎn)的地方。這就是為什么我們想做一個(gè)實(shí)驗來(lái)找出答案。在波音公司的合作下,古德溫正在尋求美國宇航局的資助來(lái)進(jìn)行這樣的實(shí)驗。

        該系統的關(guān)鍵是固態(tài)開(kāi)關(guān),它將調解從電源發(fā)送到電磁鐵的電流。這個(gè)開(kāi)關(guān)基本上每秒打開(kāi)和關(guān)閉電磁鐵400,000次。固態(tài)開(kāi)關(guān)看起來(lái)有點(diǎn)像一個(gè)超大的計算機芯片——想象一下一個(gè)冰球大小的微處理器。它的工作是獲取穩態(tài)功率,并將其轉換為非??焖俚母吖β拭}沖,每秒400,000次,電壓為30安培和9,000伏。


        美國能源部也在為美國宇航局制定核太空反應堆的計劃。古德溫認為,該反應堆可用于為電磁推進(jìn)系統提供動(dòng)力。美國能源部正在努力從美國宇航局獲得資金,到300年,一個(gè)2006千瓦的反應堆可能準備就緒。推進(jìn)系統將被配置為將反應堆產(chǎn)生的熱能轉化為電能。

        “對于深空、火星和更遠的地方,如果你要移動(dòng)任何質(zhì)量,你幾乎需要使用核能,”古德溫說(shuō)。

        反應堆將通過(guò)誘導核裂變過(guò)程發(fā)電,通過(guò)分裂原子(如鈾-235原子)產(chǎn)生能量。當單個(gè)原子分裂時(shí),它會(huì )釋放出大量的熱量和伽馬輻射。一磅(0.45公斤)高濃縮鈾,就像用于為核潛艇或核航空母艦提供動(dòng)力的鈾一樣,相當于大約1萬(wàn)加侖(3萬(wàn)升)汽油。一磅鈾只有棒球那么大,因此它可以長(cháng)時(shí)間為航天器提供動(dòng)力,而不會(huì )占用太多空間。這種核動(dòng)力、電磁推進(jìn)的航天器將能夠穿越令人難以置信的遠距離。

        來(lái)自核反應堆的熱能可以轉化為電能,為航天器提供動(dòng)力。

        “你無(wú)法到達最近的恒星,但你可以看看日球層頂的任務(wù),”古德溫說(shuō)?!叭绻\行得非常好,它可以達到光速1%的一小部分。即便如此,也需要數百年才能到達最近的恒星,這仍然是不切實(shí)際的。

        日球層頂是來(lái)自太陽(yáng)的太陽(yáng)風(fēng)與其他恒星產(chǎn)生的星際太陽(yáng)風(fēng)相遇的點(diǎn)。它距離太陽(yáng)約200個(gè)天文單位(AU)(日球層頂的確切位置未知)。一個(gè)AU等于從太陽(yáng)到地球的平均距離,或大約93萬(wàn)英里(150.39億公里)。相比之下,冥王星距離太陽(yáng)53.<>天文單位。

        為了移動(dòng)人員,必須建造一個(gè)更大的設備,但直徑1英尺,高3英尺的電磁裝置可以將小型無(wú)人航天器(如星際探測器)推到很遠的距離。根據古德溫的說(shuō)法,該系統非常高效,它通過(guò)超導體提供大量電力。問(wèn)題是科學(xué)家是否可以在不破壞磁鐵的情況下將這種動(dòng)力轉化為推進(jìn)力??焖僬駝?dòng)可能會(huì )使磁鐵達到其強度的邊緣。

        對這種系統持懷疑態(tài)度的人說(shuō),古德溫所要做的就是非??焖俚卣駝?dòng)磁鐵,但它不會(huì )去任何地方。古德溫承認,目前還沒(méi)有證據表明他的推進(jìn)系統會(huì )起作用?!斑@是高度投機性的,在我最樂(lè )觀(guān)的日子里,我認為它有十分之一的機會(huì )可能奏效,”古德溫說(shuō)。當然,10年前,人們認為我們進(jìn)入太空的機會(huì )就更小了。

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