Глава 449. Проблемы электромагнитной двигательной системы большой грузоподъемности •
После разговора с Вэн Юньцзуном Сюй Чуань быстро нашел Вэнь Юаньхана, отвечающего за повседневное управление делами, и попросил его помочь организовать встречу с главным конструктором космической станции "Тяньгун" академиком Ян Хуном.
Вэнь Юаньхан, естественно, придал большое значение поручению Сюй Чуаня, быстро связался с Министерством науки и технологий, через Министерство науки и технологий связался с академиком Ян Хуном, а затем организовал соответствующую поездку.
Сюй Чуань не стал терять времени, и после того, как поездка была согласована, он сразу же сел на скоростной поезд и отправился на космодром Цзюцюань.
Там он встретился с главным конструктором космической станции "Тяньгун" академиком Ян Хуном. Это был мужчина средних лет, которому было около пятидесяти, он был невысокого роста, но выглядел довольно крепким.
Его стиль был больше похож не на ученого, а на рабочего, закручивающего винты на стройке.
"Академик Сюй, добро пожаловать~"
Поскольку Министерство науки и технологий заранее договорилось, академик Ян Хун специально ждал сегодня днем в своем кабинете, и после прибытия Сюй Чуаня он тепло улыбнулся, встал, пожал руку и поздоровался.
"Академик Ян, здравствуйте, извините, что беспокою вас." Сюй Чуань вежливо улыбнулся и поздоровался.
"Ой, что вы говорите, академик Сюй, вы же великий герой нашей страны, проходите, присаживайтесь." Ян Хун тепло поприветствовал его и лично вскипятил воду, чтобы заварить чай.
Держа чашку чая, они обменялись несколькими любезностями, после чего Сюй Чуань сразу же перешел к делу: "Академик Ян, я пришел к вам, потому что у меня есть несколько вопросов об электромагнитном движении, которые я хотел бы задать вам."
Космическая станция "Тяньгун" является важной целью в стратегии развития пилотируемой космонавтики Китая "три шага", и в настоящее время она все еще находится на стадии строительства, и работа главного конструктора Яна, естественно, очень загружена, и ему было нелегко найти время, чтобы пообщаться с ним о другой работе.
"Пожалуйста, говорите." Увидев, что речь зашла о деле, Ян Хун перестал улыбаться и стал серьезным.
"Дело вот в чем, я хотел бы узнать, если бы можно было обеспечить миллион киловатт-часов электроэнергии, есть ли подходящая технология электрического двигателя, которая могла бы обеспечить грузоподъемность в сто тонн?"
Услышав этот вопрос, Ян Хун нахмурился и задумался.
Через некоторое время он поднял голову, покачал головой и ответил: "Сложно, или, можно сказать, почти невозможно."
Слегка помолчав, академик Ян продолжил: "На самом деле, в области аэрокосмических технологий, помимо химического топлива, мы также активно ищем альтернативные источники космической энергии, чтобы сделать запуски ракет и работу космических аппаратов на орбите более эффективными и экономичными."
"Однако, судя по нынешним технологиям, химическое топливо по-прежнему является нашим единственным выбором в атмосфере."
"Что касается электрических двигателей, честно говоря, нынешние электрические двигатели, помимо того, что могут использоваться в космосе для спутников и космических станций, в атмосфере не могут поднять даже яйцо."
"Возьмем, к примеру, разработанный мной двигатель Холла, используемый на космической станции "Тяньгун", его конструкция - HET-5000, мощностью в сотни киловатт, расчетная рабочая мощность составляет от 50 до 100 кВт, а тяга - от 2 до 5 ньютонов."
"При использовании в космосе на "Тяньгуне" четырех таких двигателей Холла теоретически достаточно для того, чтобы "Тяньгун" мог выполнять все изменения орбиты и аварийные маневры."
"Но если поместить его в атмосферу, он сможет поднять максимум бутылку обычной минеральной воды объемом 500 миллилитров."
"Даже у самых передовых двигателей Холла, разработанных в США, заявленная мощность достигла 160 кВт, но их тяга не превысила двузначного числа."
"Такой уровень тяги слишком далек от требуемых вами ста тонн. Это уже не тот вопрос, который можно решить, просто обеспечив достаточное количество электроэнергии, здесь слишком много проблем."
Услышав этот ответ, Сюй Чуань тоже невольно нахмурился.
Честно говоря, этот ответ был слишком далек от его ожиданий.
Подумав немного, он спросил: "Так в чем же основная проблема улучшения электромагнитного движения?"
"Что касается технологий, то электромагнитное движение уже более десяти лет успешно применяется на спутниках, космических станциях и другом оборудовании, но за эти десятилетия развитие и совершенствование на самом деле невелики."
"Если использовать химическое топливо в качестве ракетного двигателя, то от конструкции до двигателя все довольно просто сделать, система подачи топлива и система управления несложные, их можно реализовать с помощью простых трубопроводов, и их принцип не претерпел существенных изменений со времен Годдарда и V2. Но если это электрический двигатель, то, во-первых, он обязательно должен потреблять огромное количество электроэнергии и высвобождать ее за короткое время."
"Возьмем, к примеру, двигатель Холла, который я сейчас исследую. Поскольку для обеспечения тяги требуется большое количество высокотемпературного газа высокого давления для создания противодействующей силы, а ракетный двигатель не будет выдувать ионы ксенона, как легкий ветерок, как спутниковый электрический двигатель, он более мощный."
"Для этого требуется более мощное магнитное поле, чтобы ускорить ионы ксенона до десятков километров в секунду или даже сотен километров в секунду."
"Это первое, а второе - рабочее тело."
"Независимо от того, насколько велик удельный импульс электрического двигателя, ему, несомненно, необходимо расходовать рабочее тело."
"В настоящее время в качестве рабочего тела для электрических двигателей, используемых на спутниках в разных странах, в основном используется ксенон. А цена ксенона довольно высока, его называют золотом среди газов. Если он используется только для поддержания орбиты спутника или какой-то регулировки орбиты, то нескольких килограммов ксенона будет достаточно."
"Но если он используется для запуска ракеты или космического челнока, честно говоря, я не знаю, сколько тонн ксенона потребуется, и не могу рассчитать. Но можно с уверенностью сказать, что стоимость каждого запуска, несомненно, будет очень высокой."
"Кроме того, температура, возникающая при высокоскоростном выбросе электрического двигателя, трение и ряд других проблем, вызывающих повреждение хвостовой части двигателя, эрозия электродов, повышение температуры ионизации и т.д. - все это сложные проблемы."
Академик Ян Хун кратко описал проблемы, связанные с увеличением тяги электрического двигателя, и, выслушав это, Сюй Чуань задумался.
Хотя он не особо изучал аэрокосмические технологии, но лаконичные слова академика Яна позволили ему понять суть проблемы.
Судя по этим проблемам, для решения проблемы тяги электрического двигателя есть два-три основных момента.
Первый - это сильное магнитное поле и электростатическое ускорение.
Несомненно, чтобы обеспечить огромную тягу с помощью электромагнитного двигателя, необходимо ускорить ионизированное рабочее тело до очень высокой скорости.
Эта скорость может составлять десятки километров в секунду, а может быть и сотни километров в секунду, но, несомненно, она может достигать единицы скорости света.
Даже если это всего лишь одна тысячная или даже одна десятитысячная скорости света, это все равно довольно пугающая цифра.
Второй - это рабочее тело.
В настоящее время основным рабочим телом для электрических двигателей является ксенон, и хотя он не знает точной цены ксенона, но раз академик Ян сказал, что он недешевый, то, вероятно, он действительно недешевый.
Поэтому необходимо найти дешевую замену.
Ведь для того, чтобы отправить десятки тонн или даже сотни тонн предметов в космос, потребуется немалое количество рабочего тела.
Что касается третьего, то это некоторые другие проблемы, связанные с двигателем.
Помолчав некоторое время, Сюй Чуань вдруг поднял голову и спросил: "Академик Ян, если я смогу решить проблему магнитного поля и рабочего тела, то возможно ли реализовать такой электромагнитный двигатель?"
Услышав это, Ян Хун удивленно посмотрел на него и спросил: "Решить проблему магнитного поля и рабочего тела? Как ты собираешься это сделать?"
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Сначала скажите мне, если решить эти две проблемы, можно ли создать электромагнитную двигательную систему с большой тягой?"
Хотя он и считал, что эти две проблемы в настоящее время практически неразрешимы, Ян Хун все же задумался: "Если удастся решить проблему магнитного поля и рабочего тела, то тяга электромагнитного двигателя, безусловно, может быть значительно увеличена. Но насколько именно, я не могу судить."
Помолчав, он посмотрел на Сюй Чуаня и с любопытством спросил: "Так как вы собираетесь решить эти две проблемы - магнитного поля и рабочего тела?"