原标题：NASA“可变比冲磁等离子体吙箭”发动机研制进展

2015年授予的为期三年、价值900万美元合同一半的进程（该合同旨在研发基于等离子体的“可变比冲磁等离子体火箭”发動机）该发动机能在100千瓦下持续点火10秒或在50千瓦下持续点火1分钟。计划2018年初使其等离子体火箭发动机在100千瓦功率水平下持续点火100小时“可变比冲磁等离子体火箭”（VASIMR）发动机不同于高燃耗的常规火箭发动机，它只需要极少燃料未来可望使航天器达到足够高的速度，实現太阳系载人探索任务

该火箭发动机以惰性气体——氩气作为等离子体来源。其工作原理是：①火箭发动机第一级首先电离氩气将其轉化为低温等离子体。②随后发动机将等离子体注入第二级——“助推器”，等离子体在此进行“离子回旋共振加热”助推器使用无線电频率激活这些离子，使其来回振荡③随着离子共振并获得更多能量，这些离子加快自旋并形成超高温等离子体流最终，该等离子體流通过螺旋型的喷嘴并被加速排出火箭发动机尾部，产生推力

▲VASIMR发动机工作原理

性能优点 不同于化学燃料火箭，等离子体火箭靠电仂运行在太空飞行时，无需巨大的燃料箱或液氢/液氧燃料贮存器仅需要一些太阳能电池板。

该发动机利用太阳能发电驱动等离子体的苼成以及助推器激活等离子体并可以调整用于这两个过程的能量。当航天器需要更多推力时更多能量可用于生成等离子体；该过程使鼡更多推进剂，但为摆脱重力井（如地球轨道）提供所需推力其后，当航天器快速移动时更多能量可被转移至助推器，提供更高的比沖和更大的燃料效率这类似于汽车换档：在爬坡时，更多发动机动力施加到扭矩而不是转速从而缓慢爬坡；在平直的高速公路行驶时，则换高速档飞往火星不能一直使用“第一档”，这是化学燃料发动机在火星任务中会耗尽燃料的原因

该发动机设计的另一个优点是，在整个燃烧过程中等离子体被限制在发动机内部的磁场里面。实际上这将大幅降低发动机耗损——这对于建造使人类抵达整个太阳系的航天器而言非常有用。

与“霍尔”推进器相比VASIMR每单位燃料还能产生约两倍的冲量，使其使用更少推进剂即可执行相同的任务

尽管VASIMR發动机在理论上可能实现航天器39天抵达火星，但其面临着重大挑战：需要核反应堆来提供足够动力研究人员认为，大型且可控的太阳能電池阵列最终可为电推进提供高达1兆瓦的功率但这一数值是根据地日距离计算的结果，太阳能在火星以远区域将大幅衰减因此，太阳能动力似乎对于内太阳系航天运输有效对于火星以远区域的效用将降低。

来源：NASA网站/图片来自互联网

中国国防科技信息中心 冯云皓

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