从太阳得到灵感，女物理学家发明新型火箭，一个月就能到火星？新型火箭最少5种写出特点和作用

本文目录

• 从太阳得到灵感，女物理学家发明新型火箭，一个月就能到火星
• 新型火箭最少5种写出特点和作用
• 长征火箭创103次新连胜纪录，中国的新型火箭研制有何进展
• 长征二号f遥十五火箭焕然一新，有了哪些新变化
• 我国2015年9月20日发射的新一代火箭采用了哪种新型发动机
• 我国正在研制的新一代大型运载火箭是什么

从太阳得到灵感，女物理学家发明新型火箭，一个月就能到火星

现在我们有了一个好消息，一位来自普林斯顿等离子体物理实验室的名为法蒂玛·埃布拉希米（Fatima Ebrahimi）的女物理学家发明新型火箭，据悉这种新型火箭比现有推进器快十倍，以这种实力，只需要一个月就能到火星，而根据这位女物理学家的介绍，她的这项研究是从太阳得到灵感。具体是怎么回事呢？下面我们就来了解一下。

通常情况下，我们可以用“比冲量”来衡量一个推进系统的效率，所谓“比冲量”就是指单位推进剂所产生的冲量，其单位为秒，举个例子，比如说对于一个推进器的“比冲量”为100秒，我们就可以简单地将其理解为，该推进器每1公斤燃料可以持续产生100秒大小为1公斤的推力。

实际上，我们人类在航天领域使用得最多的化学火箭，其“比冲量”其实是很低的，例如著名的土星5号，其1级火箭的“比冲量”为263秒，而它的2、3级火箭也的“比冲量”也只有421秒。

化学火箭如此低的“比冲量”，使得我们要将一个物体发射到外太空，往往需要数十倍该物体质量的燃料，而即使进入了外太空，化学火箭也无法提供持续且强大的推力，当然也就飞不快了。

为了提高推进器的“比冲量”，科学家开发出了离子推进器，其基本原理就是先将工质电离成带电粒子，然后利用强电场产生的洛伦兹力将这些带电粒子高速喷出，从而使航天器获得推力。

由于在这个过程并没有什么能量损失，因此离子推进器的“比冲量”就要比化学火箭高得多，例如NASA的“NEXT”离子推进器，其“比冲量”就高达4300秒，比土星5号高出了十倍有余。

但现有的离子推进器却有一个缺点，那就是推力太小，简单来讲，这是因为现有的离子推进器喷出的带电粒子束质量太小了，对此有人将其推力形容为“只能吹动一张纸”。在这种情况下，现有的离子推进器就需要花很长的时间才能将航天器加速到想要的速度，而在此之前，它其实也飞得很慢。

那么应该如何提高离子推进器的性能呢？其实有办法，根据动量守恒定律，在质量不变的情况下，我们只需要想办法提高带电粒子的喷出速度，就可以获得更大的推力。

太阳的表面并不是一直都是“风平浪静”的，在有些时候，太阳表面会发生一种剧烈的爆发现象，并在短时间内释放出大量的能量，这种现象被称为“太阳耀斑”，观测数据显示，当“太阳耀斑”产生时，会伴随着强烈的带电粒子辐射，而这些带电粒子的速度往往可以达到每秒钟上千公里。

为什么这些带电粒子的速度会如此之快呢？想象一下，假如我们从绳子的两头向相反的方面一直拧，在这个过程中，只要我们的力量足够，那么绳子的形变就会越来越厉害，当达到极限的时候，绳子就会发生断裂，从而释放出能量。

太阳的磁场的磁力线也会发生类似的纽缠，这被称为“磁纽缠”，同样的，当太阳磁结构的纽缠达到极限时，也会发生断裂并释放出大量的能量，在此之后，磁力线又会重新连接，这被称为“磁重联”。由此我们可以看到，“太阳耀斑”产生的高速带电粒子，其能量是来自于“磁纽缠”能量的集中释放。

法蒂玛从太阳得到灵感，然后开始思考如何模仿这种机制，她通过仔细观察后发现，在“托卡马克”运行时，其中就存在着上述现象（注：“托卡马克”是一种有望利用磁约束来实现可控核聚变的环形装置）。

在接下来的时间里，这位女物理学家对“托卡马克”中相关装置进行了改进，着重优化了静电场和磁场配置，从而提高了“磁纽缠”能量释放的强度，并在此基础上发明了前面所讲的新型火箭。

（图为该火箭的工作原理图）

模拟运行的结果表明，这种新型火箭所喷出的带电粒子束，其速度可以达到每秒钟500公里，相对而言，NASA的“NEXT”离子推进器喷出的粒子速度只有每秒钟40公里，这就意味着，这种新型火箭可以比现有推进器快十倍，甚至更多。

由于以现有的离子推进器的实力，飞到火星大约需要9至12个月的时间，因此可以说，这种新型火箭一个月就能到火星。值得一提的是，这种新型火箭允许推进器内部的带电粒子由重原子或轻原子组成，这使得人们能够更加灵活地调整推力的大小，从而让航天器完成不同的任务。

需要注意的是，这项技术并不是想象中的那么遥不可及，因为它所需要的基础技术都是现成的，理论上来讲，只需要假以时间对相关部件进行完善就可以实现。可以想象的是，如果在不久的将来，这项技术真的投入了实际应用，那么对于人类而言，火星将不再是那么遥远，让我们一起期待吧。

参考资料：

新型火箭最少5种写出特点和作用

1、目前，美国火箭科学家最新研究表明，一种叫做“可变特殊推动力磁等离子体火箭”可达到55公里/秒的飞行速度，使地球至火星的航程仅需39天。2、俄罗斯自上世纪90年代便进行研制的“安哥拉”火箭预计于2011年上演“**航”。“安哥拉”最多可搭载35公吨负荷进入低地球轨道。但它的一些派生火箭搭载能力可达到40至50公吨之间。根据来自“安哥拉”火箭研制者——赫鲁尼切夫航天公司的文件，“安哥拉7”型火箭最多需要进行4次发射，才能完成一次单独的月球远征之旅。相比之下，美国宇航局却能够依靠一枚“战神1”号火箭和一枚“战神5”号火箭完成每一次登月。3、美国宇航局着手研制钛材料的“战神5”号火箭，有效负载能力的目标值为145公吨。4、伊朗3日成功发射“探索者3号”自制太空火箭，火箭上搭载一个“实验式太空舱”。火箭将一些“活着的动物”送上天，这些动物包括一只老鼠、几只乌龟和一些蠕虫。5、中国新型火箭"长征七号".

长征火箭创103次新连胜纪录，中国的新型火箭研制有何进展

长征系列运载火箭仅用830余天，创造连续103次成功发射的新纪录。目前，正在服役的10余型长征火箭不仅能向高中低不同地球轨道发射卫星、空间站、载人/货运飞船，还具备发射无人深空探测器的能力，实力达到世界先进水平。

长征二号f遥十五火箭焕然一新，有了哪些新变化

长征二号 F遥十五火箭，在经过一年的飞行测试后，于10月1日上午10时整，由中国航天科技集团有限公司八院抓总研制的新一代载人飞船试验船圆满完成了发射任务。 此次发射是我国载人航天工程立项以来的第334次空间交会对接任务。 自2006年10月1日长征二号 F遥十五火箭首飞以来，这是第六次执行载人飞船和空间实验室飞行任务，也是中国空间站工程立项以来的首次重大航天型号任务。

火箭发动机是将气体喷出的发动机，以火箭为运载工具进行飞行。 而火箭发动机的喷嘴就是其中最关键的部件之一，它决定了燃烧产生热能后是否会对火箭外壳以及内部器件造成破坏和影响。 为了使火箭能够承受更大的推力与更高的温度，工程师们对喷嘴进行了很多改进。 

在长征十一号火箭首飞中，一级箭体上使用了一台最大推力达到8000千牛的液氧煤油发动机。 此外，本次发射的火箭还采用了一种新设计——液氢发动机和液氧贮运发动机。 黄旭东说：“这两种发动机的主要作用是，能够将液氢和液氧燃烧产生的低温推进剂，以较高的速度注入火箭，保证发动机点火后在较短时间内完成箭体的分离。

长征二号 F遥十火箭在设计时，就充分考虑了新一代载人飞船的特点。 发射新一代载人飞船试验船，是我国空间站建设规划的重要任务之一。 在这次发射任务中，航天科技集团八院为该任务研制出了全新助推构型的新型火箭——长征十二号运载火箭。 此外，为确保新一代载人飞船试验船成功发射到预定轨道这一重大任务圆满完成，还对长征二号 F遥十五火箭飞行控制系统进行了改进和优化设计。  

我国2015年9月20日发射的新一代火箭采用了哪种新型发动机

液氧煤油火箭发动机。2015年9月20日，我国新一代运载火箭长征六号成功发射，长征六号运载火箭采用了我国新研制的液氧煤油火箭发动机，标志着我国成为前苏联/俄罗斯之后，第二个完全掌握“液氧煤油高压补燃循环液体发动机技术”的国家。

液氧煤油发动机是新一代大推力120吨液氧煤油火箭发动机，为第六研究院点火热试车获得圆满成功。最先进的高压补燃循环系统，其推力比现有“长征”系列运载火箭发动机提高60%以上，运载能力是原来的3倍左右，性能方面有大幅度提高。

相关信息

汽车、飞机、轮船的发动机，工作不仅要有燃料，还离不开氧气的助燃。而运载火箭要克服地心引力飞向太空，升空加速比飞机还要快得多，燃料作功的效率也必须非常高，还得在超高空乃至外太空中工作，靠大气中的氧气是远远不够的。

因此火箭在燃料之外，还要自带氧化剂，火箭大部分的体积、重量都是由这两样占着。液氧煤油发动机是以液态氧为氧化剂，煤油为燃烧剂（燃料）的火箭发动机。采用这一方式的YF-100与以往的长征火箭发动机相比，效能提高了15—20%，可大大减少燃料携带，减少火箭的重量和体积。

煤油价格较低，每次发射可节省1000多万元；煤油与液氧都没有毒，燃烧也只生成水和二氧化碳，不像以往的火箭发动机会产生剧毒污染。

我国正在研制的新一代大型运载火箭是什么

长征九号运载火箭。长征九号是我国目前正在研制的运载能力最大的一型火箭。发展新一代载人火箭将按照载人飞行的最高安全标准设计，可用于载人月球探测，在更远的将来还可以和重型运载火箭组合使用，帮助建立月球基地，实现月球可持续开发利用。运载火箭指的是将人们制造的各种将航天器推向太空的载具，用于把人造地球卫星、载人飞船、航天站或行星际探测器等送入预定轨道。